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Curso:
SISTEMAS
DE RECIRCULACION EN
ACUICULTURA
Marte 25 de Febrero del 2020
Expositor:
Nicolás Hurtado Totocayo
Ingeniero en Acuicultura con Registro CIP N° 88344
Registro R.D. N° 189-2019-PRODUCE/DGAAMPA
Teléfonos: (51 1)2674610 – 999788781 E-mail: nhurtado3@yahoo.com
RESUMEN
Ingeniero en Acuicultura, con Maestría en Administración de Empresas y Diploma en Formulación de Planes
de Negocios en Acuicultura por la Universidad ESAN, Diplomado en Gestión y Producción en Acuicultura y
Diplomado en Sistemas Integrados de la Calidad, Inocuidad, Medio Ambiente y Seguridad, con experiencia en
la formulación y gestión de proyectos acuícolas, experiencia en elaboración de estudios ambientales,
especialista en cultivo de diferentes especies, entre otros, diversos cursos de especialización, más de 20 años
de experiencia en temas de acuicultura, conferencista internacional, actualmente consultor experto en temas
de acuicultura.
MIEMBRO DE:
• Vice presidente del Capítulo de Ing. Pesqueros, del CD Lima, CIP, periodo 2019 – 2021.
• Presidente del Comité de Acuicultura, CD Lima – CIP, periodo 2012, 2013 - 2015
• Miembro de la Comisión Temática Nacional en Pesca y Acuicultura del Plan Perú 2040 del Concejo
Nacional del Colegio de Ingenieros del Perú, periodo 2010/Hoy.
• Miembro de la Sociedad de Ingenieros del Perú, Octubre 2010 a la Fecha.
• Miembro del Comité Técnico de Normalización en Acuicultura del INDECOPI – PRODUCE, periodo
2008/Hoy.
ACTUALMENTE:
• Ger. General en H & J Ingenieros Consultores SAC y Socio Fundador de la Sociedad Peruana de Acuicultura
Agenda:
Situación de la Acuicultura en el Peru y el Mundo
Situación actual del cultivo de trucha en el Perú
Introducción a la Tecnologia de RAS
La calidad de agua en un RAS
El Proceso de Nitrificacion en un RAS
Trtamiento de Gases en un RAS
Recomendaciones finales
La Acuicultura Mundial
Producción Mundial de Pescado
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20
40
60
80
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120
1950
1953
1955
1957
1959
1961
1963
1965
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
2013
2015
Pesca y Acuicultura Mundial al 2016
Millones de Toneladas
Pesca Acuicultura
FAO 2018: La acuicultura superó en 2016 las 110 millones de TM de producción. 80M de TM de peces
Producción Mundial de Captura total, 2017
Producción Mundial de Acuicultura, 2017
Producción Mundial de Pescado, 2017
Capture
Aquaculture
Producción Mundial de Pescado, 2017
Contribución de los Peces a la Nutrición Humana
Pescado: El Superalimento de la Naturaleza
Pescado de Acuicultura para la Seguridad Alimentaria y la Nutrición
Producción Mundial de Pescado
Producción Mundial de Pescado
2020
Producción Mundial de Pescado
Cada vez se vuelve
mas inseguro
comer un pescado
proveniente de la
Pesca
Producción Mundial de Pescado
0
10
20
30
40
50
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90
1953 1960 1967 1974 1981 1988 1995 2002 2009 2016
Producción Mundial de Acuicultura al 2016
(En millones de toneladas)
FAO 2018: La acuicultura superó en 2016 las 110 millones de TM de producción. 80M de TM de peces
Crecimiento promedio anual en los últimos 20 años igual a 5%
“Dentro de los próximos cincuenta
años, la acuicultura nos puede cambiar
de cazadores y recolectores en los mares
a pastores marinos, de manera similar a
como hace 10 000 años una innovación
cambio a nuestros ancestros de
cazadores y recolectores en la tierra a
agricultores y pastores”
(1999).
“ La acuicultura, no así la Internet,
representa la mayor oportunidad de
inversión en el Siglo 21 “
(Aquaculture Magazine, Feb. 2003).
Peter Drucker, uno de los autores sobre
temas económicos y de negocios mas
importante del siglo XX.
Tecnologías actuales de cultivo
Que facilitan el desarrollo de la Acuicultura
Perspectivas
Proyecciones de la Pesca y Acuicultura Mundial
0
20
40
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Pesca y Acuicultura Mundial al 2060
Millones de Toneladas
Demanda mundial de Pescado y Mariscos al 2030
Demanda Insatisfecha de
30 millones de Ton., al 2030
Evolución Tecnológica
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
La Acuicultura y
el cultivo de trucha en el Perú
Situación Actual de la Acuicultura Peruana
0
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Toneladas
Años
Produccion Acuicola en el Perú (1990 - 2018)
Situación Actual de la Acuicultura Peruana
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Toneladas
Produccion Acuicola Peruana. 2000 - 2018
Trucha
Langostino
C.Abanico
Tilapia
Paco
Gamitana
Paiche
Sabalo
Boquichico
Pacotana
Camaron GM
Lenguado
Carachama
Otros
Carpa
Algas
Ostra
Situación Actual de la Acuicultura Peruana
12%
29%
53%
3% 3%
Producción de Acuicultura por Especies, 2018
C.de abanico Langostino Trucha Tilapia Otros
Situation Actual de la Acuicultura en el Perú
Situación Actual de
la Acuicultura Peruana
Situación Actual de la Acuicultura Peruana
0.00
5,000.00
10,000.00
15,000.00
20,000.00
25,000.00
30,000.00
35,000.00
40,000.00
45,000.00
50,000.00
Principales Regiones Productoras, 2018
Situación Actual de la Acuicultura Peruana
2.31
20.72
162.01
Producción Acuicola de la Región Cajamarca, 2018
Otros Tilapia Trucha
Situación Actual de la Acuicultura Peruana
Aporte de la Acuicultura en Puno
• Es importante resaltar la
prioridad que está
tomando el desarrollo de
la acuicultura para los
últimos gobiernos
• El factor tecnológico es
un desafío para la
producción de alevinos.
• El cultivo de la trucha
es una actividad de gran
importancia para la
región Puno, aporta el
13% en el PBI regional.
Siendo el 1er Productor
de trucha en el Perú
• La trucha, tiene una gran
aceptación en la cultura
andina, formando parte
de su gastronomía y sus
tradiciones.
ENTORNO
SOCIAL
ENTORNO
ECONÓMICO
ENTORNO
POLITICO
ENTORNO
TECNOLÓGICO
• Bahía de Sechura representa el 70% de las exportaciones de concha de abanico
• Esta actividad permite generar la suma de 160 millones de dólares al año
• 1’285,216 km2., 3,080 Km de litoral
• Dos corrientes marinas importantes: Alta
productividad natural
• 0.87% de la superficie terrestre, 3.5% de las
aguas dulces del mundo
• País mega diverso: 28 de 32 climas posibles.
Gran biodiversidad de especies marinas y
dulceacuícolas.
• Principal productor mundial de materias primas
de alto valor para la acuicultura: H y Ac. de
pescado entero
• En auge económico y con varios TLC: interés
para inversiones y el comercio.
• Contamos con profesionales Especializados:
en Acuicultura entre otros.
El Perú como Potencia Acuícola
Video Acuicultura Continental Perú
Situation Actual de la Acuicultura en el Perú
0
10,000
20,000
30,000
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50,000
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Producción nacional de trucha (2000 - 2018)
Productores de trucha a nivel nacional al 2020
Total de Productores formalizados de trucha 2615
Situación Actual de
la Acuicultura de Trucha
Peruana
Situation Actual de la Acuicultura en el Perú
0.00
5,000.00
10,000.00
15,000.00
20,000.00
25,000.00
30,000.00
35,000.00
40,000.00
45,000.00
50,000.00
Principales Regiones Productoras de Trucha, 2018
Cultivo en Jaulas
Piscifactoria los Andes SAC, Puno
Situation Actual de la Acuicultura en el Perú
0
5,000
10,000
15,000
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30,000
35,000
40,000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Comercialización de trucha en el mercado interno, 2000 - 2015
El Cultivo de trucha a nivel Mundial
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
700,000
800,000
900,000
1,000,000
Producción Mundial de Truchas: 1950 - 2015
(Oncorhynchus mykiss)
Fuente: FAO, Dataset Valor: 3 933 688 (USD 000)
Principales Productores de Trucha a nivel Mundial
Expectativas al 2050
Con una demanda creciente de
productos pesqueros, la
acuicultura tendría un papel
clave para satisfacerla en el
futuro...
Cultivo de Trucha
CARACTERÍSTICAS
DEL RECURSO
HÍDRICO (loticos)
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Parametros de cultivo
Ventajas de la Especie como Cultivo
La trucha arco iris presenta las siguientes características
favorables para dedicarla a un cultivo controlado:
• Es adaptable a los ambientes confinados y soporta altas
densidades de carga.
• Cuenta con tecnología definida de su proceso productivo
(paquete tecnológico validado).
• Acepta la alimentación formulada y es un eficiente
convertidor del alimento
• Es un pez domesticado y resistente al manipuleo, inhibe
enfermedades cuando tiene buenas condiciones de
cultivo.
• Se reproduce en cautiverio, lo cual asegura la
disponibilidad de alevinos.
• Posee alto valor proteico, necesario para el desarrollo del
ser humano.
• Exquisitez de su carne, por lo cual es muy apetecido.
• En nuestro medio tiene alto valor comercial.
• Buen mercado nacional e internacional
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
1. Abastecimiento.
2. Calidad y Frescura.
3. Precio.
4. Impulsación y
degustación.
5. Variedad.
6. Salud y Nutrición.
FACTORES CLAVES DE ÉXITO
Introducción a los Sistemas
de recirculación en Acuicultura
Aspectos Generales
NORMATIVIDAD PARA EL CULTIVO DE TRUCHAS
• ASPECTOS GENERALES.
• LEY 27460
• LEY 28326
• REGLAMENTO DE LA LEY DE
PROMOCION Y DESARROLLO DE
LA ACUICULTURA.
• PROCEDIMIENTOS
ADMINISTRATIVOS, TUPA
• NORMAS SANITARIAS PARA LA
ACTIVIDAD DE ACUICULTURA.
ITP, SANIPES
2.ACUICUL
TURADEMICROYPEQUEÑAEMPRESA(AMYPE)
1.ACUICUL
TURADERECURSOSLIMITADOS(AREL)
3.ACUICUL
TURADEMEDIANAYGRANEMPRESA(AMYGE)
Cultivo extensivo
Producción<3.5TN/año
Cultivo extensivo, semi-intensivo eintensivo
Producciónentre 3.5 y 150TN/año
Semi-intensivo eintensivo
Producciónentre >150TN/año
CATEGORÍASPRODUCTIVAS
Entidades que dan créditos para Acuicultura
Para acceder a estos créditos y financiamiento hay que estar formalizados
SISTEMASPRODUCTIVOS
Extensivos
- Bajo costo operacional
- Baja densidad de siembra
- Alimentación natural
- Bajos rendimientos
- Sujeto a variaciones
climáticas
- Grandes cuerpos de agua
- 50 y 300 Kg/ha/año
SISTEMASPRODUCTIVOS
Semi-intensiva
- Incremento en la densidad de siembra
- Utiliza fertilizantes
- Se emplea alimento formulado de forma
complementaria
- Rendimiento superior a las 2TN/ha/año
- Densidades de 3000 a 6000 alevines/ha
- Capacidad de carga menor a 5Kg/m3
SISTEMASPRODUCTIVOS
Intensiva
- Alta productividad y eficiencia
- Se requiere de personal más capacitado
- Altas densidades de cultivo
- Fuerte circulación de agua
- Mayor control de los parámetros de cultivo
- Alimento artificial
- Equipos de aireación constante (24 h)
- Capacidad de carga superior a 40Kg/m3 hasta
120Kg/m3
- En langostinos mayor a 600 ind/m3
SISTEMASPRODUCTIVOS
Estático Abierto Semi-Abierto Cerrado
Tanque
Jaula Tanques/
Estanques
Recirculación
TIPOLOGÍA DE SISTEMAS DE CULTIVO
• Tipología de la costa
• Densidades de carga
• Grado de control sobre el sistema
• SEGÚN INTERCAMBIO DE
AGUA
GRADO DE REUTILIZACIÓN DEL AGUA
Uso del agua en
una sola pasada
( 0% reusada)
Agua reusada
sobre 50 y 75%.
Agua reusada entre
95-‐99%
SISTEMAS EN CIRCUITO ABIERTO
SISTEMAS CON REUTILIZACIÓN PARCIAL
SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN
Uso del agua en
una sola pasada
( 0% reusada)
SISTEMAS EN CIRCUITO ABIERTO
• Relativamente simples y fáciles de operar
• Menor inversión de capital
• Factor limitante: disponibilidad agua
• Control de Tª y calidad de agua
complicado y económicamente
no rentable
• Producción de efluentes
costosos de tratar
• Susceptibles de enfermedades
SISTEMAS CON REUTILIZACIÓN
PARCIAL
• Reduce consumo de agua y volumen de efluentes
Agua reusada
sobre 50 y 75%.
• Reduce consumo de
energía
• Inversión de capital:
Circuito abierto
Parcialmente reutilizado
Recirculación
• Producción de efluentes
costosos de tratar
• Susceptibles de enfermedades
SISTEMAS CON SISTEMA DE
RECIRCULACIÓN
Agua reusada entre
95-‐99%
DEFINICIÓN SRA
LA ACUICULTURA DE RECIRCULACIÓN
CONLLEVA EL USO DE SISTEMAS DE
CULTIVO DE ORGANISMOS ACUÁTICOS
DONDE >= 90% DE SU AGUA ES
RECICLADA
Definición de RAS
Los Sistemas deRecirculaciónenAcuicultura (RAS)
puedenser definidos como sistemas queincorporan
tratamientos yreutilización deagua,enlos quese
renuevamenosdel10% delvolumen total
Ventajas del RAS
• Flexibilidad enla selección del emplazamientoconla posibilidad delocalizar los
cultivos cercadel mercado
• Reduccióndeuso delsuelo yagua (*)
• Disminución delos costos energéticos (*)
• Control completodel agua(pH, salinidad, Tº, O2,, etc) (*)
• Reduccióndelos vertidos orgánicos delos cultivos
• Bioseguridad (desinfeccióndelos cultivos y vertidos)
• Control dela biomasa piscícolaconla posibilidad de mayores cargasenlos
cultivos: 60-120 kg/m3
• Posibilidad deliberar los pecesencualquier épocadel año,conel tamaño deseado
• Calidadconstanteparaelmercado
• Posibilidad deintegrar los cultivos conotras actividades (p.e.: cultivos asociados,
cultivos hidropónicos, irrigación)
Limitaciones de un RAS

Costes de INVERSIÓN equilibrado con alta PRODUCTIVIDAD

Un uso óptimo de los insumos (agua, oxígeno y alimentos):necesarios y
suficientes

Monitoreo continuo de los parámetros del agua de cultivo :Complejidad

Fiabilidad eléctrica: sistemas de alarma adaptados y sensibles

Personal Técnico bien entrenado

Riesgos biológicos
Cómo mejorar el sistema?

Controlando las poblaciones bacterianas naturales

Reducir la energía para los tratamientos

Utilización de los residuos (fertilizantes, producción de energía).

La absorción de nitrógeno, fósforo y otras sustancias disueltas por plantas
adaptadas o algas en cuencas especializados o lagunas

Reutilización de aguas depuradas (sistemas integrados de acuicultura)
Requerimiento de Agua / Suelo
ESPECIES y
SISTEMA
PRODUCCIÓN
(kg/ha/año)
CONSUMO
AGUA (l/kg)
TASA DE USO
DEL SUELO
TASA DE USO
DEL AGUA
O. niloticus
en estanques
17.400 21.000 77 210
I. punctatus
en estanques
3.000 3.000 – 5.000 448 400
0.mykiis
gairdneri en
tanques
150.000 210.000 9 2.100
Peneidos en
estanques
4.200 –
11.000
11.000 –
21.340
177 160
O. niloticus
en RAS
1.340.000 100 1 1
Sistemas de Engorde
EXTENSIVO SEMIINTENSIVO INTENSIVO
Recinto Estanques Tanques Jaulas Tanques en Circuito
Abierto (FAS)
Tanques en Circuito
Cerrado (RAS)
Renovación
del agua
Sin control Sin
control
Sin
control
Sin control Control
Total
Temperatura Sin control Sin
control
Sin
control
Difícil
Control
Control
Total
Bacteria y
Parásitos
Sin control Sin
control
Sin
control
Posible
Control
Control
Total
Desechos
Solubles
Sin control Sin
control
Sin
control
Posible
Control
Posible
Control
Desechos
Particulados
Sin control Sin
control
Sin
control
Posible
Control
Posible
Control
Predadores Sin control Difícil
Control
Sin
control
Posible
Control
Control
total
Alevines Control
Total
Control
Total
Control
Total
Control
Total
Control
Total
Condiciones
Naturales
Control
Global
Otras Caracteristicas del RAS
• Es el sistema decultivo super-
intensivo másutilizado enacuicultura
• RAS necesitadeunamayorinversión
económicaqueotros sistemas de
producción
• Métodos principales: separaciónde
sólidos, aireación,separacióndecoloides,
biofiltración
Procesos de la Recirculacion
Funcionamiento Basico
• Clarificaciónprimaria = eliminacióndesólidos
- Sedimentación,debastado,filtración mecánica
- Clarificaciónantesdela biofiltración
• Biofiltración = nitrificación y desnitrificación
• Clarificaciónsecundaria(espumador)= eliminacióndefloculantesbiológicos
(coloides)
• Adicióndeaire/oxígenoparasoportar los pecesylas bacteriasdel biofiltro
Componentes Basicos
• Infraestructura básica
– Casetadebombeo
– Grupo electrógeno
– Electricidad trifásica
– Almacéndepienso
– Suministro deoxígeno
– Edificio
• ComponentesdelSistema
– Tanques
– Oxígeno
– Fraccionadordeespuma
– Filtro mecánico(FM)
– Filtro biológico (FB)
– Calentadores/Enfriadores
– Esterilizadores
– Iluminación
– Sistemas decontrol
(opcional)
Clasificacion de los Componentes
• Primarios
– tanques
– bombas
– fraccionadordeespuma (*)
– FM (*)
– FB (*)
• Secundarios
– oxígeno
– calentadores/enfriadores
– esterilización
• UV
• ozono
– Iluminación
– otras bombas
• Criterios
– no tóxicos
– durables
– facilmente
limpiables
• Materiales
– fibra de vidrio
– hormigón
– plástico
– PVC
Tanques
Bombas
• Tipos
– bombasdepresión
– airlift
• Propósitos
– recircular el aguaatravés del
sistema
– usualmente colocadas
después del biofiltro
Aireacion / Oxigenacion
• Electrosoplantes + Difusores
• Bombacon venturi
• Torre
• U-tubos
• Conos
Esterilizadores
• Tipos
– rayos utravioletas
– ozono (*)
• Función
– desinfección (aguanueva,agua
circulantey/o efuentes)
– (*) oxidar los compuestosorgánicos
disueltos (nitrito anitrato)
– (*) 10-15 gdeozono por kg de
pienso son suficientes
Bombas de calor / Calderas
Otros Componentes
• Iluminación
– bajos niveles de
iluminación reducenel
estrés enlos peces
• Sistemas de control
Video RAS
Video RAS PENTAIR
La calidad de Agua en
Acuicultura
Principales parámetros de calidad de agua
• Físicos
 Temperatura
 Color
 Turbidez
 Sólidos
 Salinidad
 Oxigeno disuelto
 pH
 Amonio
 Dioxido de
carbono
 Coliformes
 Algas
• Químicos
• Biológicos
Transparencia
Contaminación
1. Parámetros físicos y químicos del agua
1.1Temperatura
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PROCESOS FISIOLÓGICOS
100
%
1 cm = -
27%
10 cm = -
45%
10 m = -
82%
Luz de baja
frecuencia y
mayor
intensidad
Macrófita
s
Luz de alta
frecuencia y
menor
intensidad
Algas
1. Parámetros físicos y químicos del agua
1.2 Luz
Reflexión
Refracción
Atenuación
Atenuación (K)
debido a la
turbidez del
agua
CO2
O2
100%
1%
Zona eufótica
(fotosíntesis)
Punto de
compensación
(cero
fotosíntesis)
Sedimentos
Transparencia de
disco de Secchi
(cm)
TDS
Punto de
compensación
TDS x 4
Punto de compensación
Punto de compensación
Punto de compensación
Difusión de oxígeno
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Turbidez: grado de dificultad que un haz de luz tiene para atravesar la columna de agua
Unidades: NTU = Nephelometric Turdidity Units = Unidades de Turbidez Nefelométricas
NTU
NTU
Formazin turbidity standars
cuentas de cristal
O2 mg/L
1.3 Oxígeno disuelto
O2
Presión
atmosférica
Temperatura Salinidad
Salinidad (‰)
Temp. --------------------------------------------------------------
----
(oC) 0 05 10 15 20 25 30
35 40
21 8,9 8,6 8,3 8,1 7,9 7,6 7,4
7,2 7,0
22 8,7 8,4 8,2 8,0 7,7 7,5 7,3
7,1 6,9
23 8,5 8,3 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2
6,9 6,7
24 8,4 8,1 7,9 7,7 7,4 7,2 7,0
6,8 6,6
25 8,2 8,0 7,7 7,5 7,3 7,1 6,9
6,7 6,5
26 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 6,8
6,6 6,4
27 7,9 7,7 7,5 7,3 7,1 6,9 6,7
6,5 6,3
28 7,8 7,5 7,3 7,1 6,9 6,7 6,6
6,4 6,2
29 7,6 7,4 7,2 7,0 6,8 6,6 6,5
6,3 6,1
Solubilidad del oxígeno
(mg/L) en función de la
temperatura y la salinidad
(Boyd, 1989).
O2 medido
% = ----------------- x 100
O2 tabulado
Plantas
CO2 + H2O
Oxígeno
disuelto
Oxígeno
atmosférico
Difusión
Plantas
Bacterias
Zooplancton
Peces
Oxidación química
Oxidación química Bacterias y bentos
Respiración del sedimento
Respiración del agua
(+) (-)
(-)
(-) (-)
(+)
Fotosíntesis
oxígeno
SEDIMENTO
FITOPLANCTON
Ración
VIVA!
FOTOSÍNTESIS
Ay, Ay!
Ración
FITOPLANCTON
oxígeno
SEDIMENTO
Mucho oxígeno
(supersaturado)
Poco oxígeno
(subsaturado)
Ni mucho ni poco oxígeno
(equilibrio de saturación)
Ley de Henry: la solubilidad de un gas disuelto en un líquido es
proporcional a la presión parcial que el gas tiene sobre el líquido.
G
L
PG < PL
Cuando la diferencia de presión de los gases disueltos
en el agua (L) es mayor que la presión barométrica (G),
se produce la “enfermedad de lasburbujas”.
Esta diferencia se conoce como dP (delta P)
G
L
PG = PL
G
L
PG = PL
G
L
PG > PL
Supersaturación del oxígeno en el agua
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
50% de
saturación
Mortalidad
1.4 pH
pH = ácido
06 1
2
18 24 06 12 18 24
9.
0
8.
5
8.
0
7.
5
9.
5
p
H
pH = básico
CO
2
La alcalinidad de un líquido corresponde a la sumatoria
de las bases titulables presentes, capaces de
neutralizar los cationes de hidrógeno (ácidos).
La alcalinidad total de un determinado líquido depende de la
presencia de bicarbonatos (HCO3
-), carbonatos (CO3
-2), amoníaco
(NH4), hidroxilos (OH-), fosfatos y silicatos. Sin embargo, en la
mayoría de los casos los carbonatos y bicarbonatos son los
responsables por la alcalinidad del agua.
Los niveles de alcalinidad varían de 5 a 500 mg/L de CaCO3
Laalcalinidadde unlíquidodetermina supoder“buffer”.
1.5 Alcalinidad
9.
0
8.
0
7.
0
06:00 12:00 18:00 24:00 06:00
Oscilaciones del pH en estanques de cultivo en
función
de la alcalinidad del agua (Boyd, 1995).
p
H
Hor
a
Baja alcalinidad (<20
mg/l)
Alcalinidad
moderada (50 -
120 mg/l)
H2CO3  H+ + CO3H-
donador de H+ receptor de OH- y H+
0 - 75 mg/litro
75 - 150 mg/litro
150 - 300 mg/litro
300 o más mg/litro
blanda
moderadamente dura
dura
extremamente dura
1.6 Dureza del agua
La dureza de un líquido se refiere a la cantidad presente de bicarbonato de calcio
Ca(HCO3)₂ y de magnesio Mg(HCO3)₂ , sulfato de calcio (CaSO₄) y de magnesio (MgSO₄),
y cloruro de calcio (CaCl₂) y de magnesio (MgCl₂).
Dureza temporal = alcalinidad = bicarbonato de calcio Ca(HCO3)₂ y de magnesio
Mg(HCO3)₂
Dureza permanente = sulfato de calcio (CaSO₄) y de magnesio (MgSO₄), y, cloruro de
calcio (CaCl₂) y de magnesio (MgCl₂).
NH3 + H+ ↔ NH4
+
N2 atmosférico
NO2
-
3
NO
-
N2 en plantas
N2 en animales
Fijación
industrial
Fijación
metereológica
Oxidación
Oxidación
Reducción
Reducción
Fijación
biológica
Asimilación
Alimentación
Asimilación
Excreción,
muerte y
descomposición
Muerte y
descomposición
1.7 Nitrógeno (amonio, nitrito y nitrato)
Aprovechamiento
(25%)
Aprovechamiento
(22% N y 14% P)
Alimento
Fracción sólida (13%)
Fracción soluble (62%)
Alimento no
consumido, heces,
excreta, mudas.
(78% N y 86% P)
Asimilación del Nitrógeno en sps acuáticas
Tasas de excreción de nitrógeno de algunas especies (mg N/kg/h)
Especie Amonio Urea % ingerido Tamaño, ToC, %
de
alimentación
Carpa 2.2 – 24.2 - 20 350 g, 17o, 0-100%
Tilápia 1.7 – 9.4 - - 350 g, 15o, 100%
Trucha 2.7 – 37.3 0.8 – 3.0 45 130 g, 16o, 0–100%
Penaeus sp. 12 - 39 - - 27 g, 28o, 100%
Bergheim y Asgard (1996)
¡Qué
hambr
e!
¿Y el
amonio
?
Camarones marinos
Camarones de agua dulce
Peces bentónicos (bagres)
Peces tropicales (tilapias)
Carpas
Salmones
Resistencia al NH3
ALTA
Moluscos (ostras,
mejillones)
Truchas
BAJA
Crecimiento
Enfermedades
Tejidos
Células
Respiración
Osmorregulación
Excreción
Toxicidad crónica
Concentración de una sustancia tóxica capaz de afectar, sin
matar, parte o la totalidad de la población expuesta a ella.
Cualquier concentración de amonio tiene
efectos tóxicos sub-letales, el principal de ellos
es la reducción de la tasa de crecimiento.
¡Socorro!
Principios de un RAS
Tratamientos del Agua
• Físicos: desbastado,sedimentación,
centrifugación, filtración dearena,control de la
temperatura,esterilización UV, filtración de
cartuchos,filtración con bolsas
• Químicos: fraccionadordeespuma,aireación,
inyeccióndeoxígeno, control delasalinidad,
carbon activo,control delpH, osmósis inversa,
desgasificación,intercambioiónico, ozonación
• Biológicos: nitrificación, desnitrificación
CaracterizacióndelosSólidos
• Todos los contaminantes enlos efluentes, excepto
los gasesdisueltos, contribuyen ala presenciade
sólidos
• Sólidos = constituyentes orgánicos + inorgánicos
• Los sólidos bloqueanlas tuberias, aumentanel
consumodeoxígeno, saturan los equipos de
filtración
• Cuandose descomponen, los sólidosorgánicos
4
consumenoxígeno y liberan NH3/NH +-N
4
• El 70% del NH3/NH +-N enlos vertidos esta
asociadoconlos sólidos orgánicos (no excretado
comoN líquido)
Clasificacióndelos Sólidos
• Los materiales sólidos se clasifican en: sedimentos,
suspendidos, coloidaleso disueltos
• Lamayoría delos sedimentos tienen > 10 µM
• Las partículas suspendidas son atrapadasen
membranas de1µM
• Las partículas disueltas consisten enalgunos iones y
moléculasorgánicaseinorgánicas
PROCESOS FÍSICO-QUÍMICOS
FíSICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS
Filtración
mecánica
Aireación Nitrificación
Sedimentación Inyección de oxígeno
puro
Desnitrificación
Centrifugación
Control de
alcalinidad y
dureza del agua.
Control del pH
Control de
temperatura
Adsorción de carbono
Desinfección UV Ozonización
Filtración de malla Osmosis inversa
Degasificación
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Pienso
Alimento no ingerido Desechos /Heces
● Consumo de O
2
● Desechos N. NH4
+
● Compuestos tóxicos
Descomposición
bacteriana NH +
4
Proteínas
Aceites
Carbohidratos
30–40%
dieta
Sólidos
Desinfección
Clasificación de
sólidos
Suspendidos
Disueltos
Mayores de 10 micras.
No sedimentan. Retenidos en
malla de 1 micra
Iones y moléculas orgánicas
Sedimentables
Sólidos
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Sedimentables
¿ CÓMO SE RETIRAN LOS SÓLIDOS?
Métodos gravitacionales
Sedimentables
Son los más sencillos de eliminar
T a n k h y d r a u l i c s a n d S e t t l e a b l e S o l i d s R e m o v a l P r o c e s s e s . T . M . L o s o r d o . N S W 2 0 0 8
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Sólidos
Filtra. química
Desinfección
● Tanque circular
● Drenaje central
Tank hydraulics and Settleable Solids Removal Processes. T. M. Losordo. NSW 2008.
Cono decantación
Brian Vinci. Fresh Water Institute.
Curso SRA 2002
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Sólidos
Desinfección
Brian Vinci. Fresh Water Institute. Curso SRA 2002
largo:ancho = 4:1 a 8:1
Entrada Salida
Zona de
Sedimentación
85 % prof.
Sólidos
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Filtro de cinta o cadena
Partículas > de 200 µm
Richard Pricket. CIHEAM. Zaragoza 2015
En cualquier caso: Efluente con una concentración
de sólidos inferior a 1 mg/l
Sedimentables
Suspendidos
Sólidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
sólidos
Sedimentables
Clasificación de Suspendidos
Gravitacionales
Mallas y
medios
granulares
Filtro de Tambor
50-70 %
eliminación de
partículas de 15-
60 µm. (10–100
µm)
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Sólidos
Desinfección
T a n k h y d r a u l i c s a n d S e t t l e a b l e S o l i d s R e m o v a l P r o c e s s e s . T . M . L o s o r d o . N S W 2 0 0 8
El agua pasa a través
de distintos medios
granulares:
ARENA
SÍLICE
PLASTICO 20 – 100
µm
10 – 20 µm
Diatomeas
Gravedad A presión
Flujos lentos Flujos rápidos
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Sólidos
Desinfección
Sólidos
Desecho
Cuentas de
plástico
Hélices
Entrada
Salida
Sedimentables
Suspendidos
Sólidos
T a n k h y d r a u l i c s a n d S e t t l e a b l e S o l i d s R e m o v a l P r o c e s s e s . T . M . L o s o r d o . N S W 2 0 0 8
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Sólidos
Desinfección
Filtros
Cartucho y
Bolsas
Filtración muy
exigentes, con
contaminantes.
Admiten menor
caudal.
Muy usados en
acuariofilia.
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Sólidos
Clasificación de
sólidos
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Gravitacionales
Mallas y medios
granulares
Skimmers
Skimmer, fraccionador
de espuma, fraccionador
de proteínas, separador
de urea...
Eliminación de:
Proteínas
Ácidos orgánicos
Iones
Bacterias y Virus
Otras sust. orgánicas
Desinfección
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Sólidos
Solar components corporation
Innovaqua.com
Bypass
Filtración parcial
Inmersos
Filtración total
Desinfección
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Sólidos Filtración química: Filtración con
UNIDADES DE ADSORCIÓN, acumula o
la sustancia a eliminar en su superficie.
Filtro de carbono
● Material carbonizado muy poroso
● 1.000.000 m2/kg
●Elimina compuestos orgánicos no bio-
degradables
● Elimina elementos
traza como CLORO
● Elimina químicos
Procesosbio.com
Todomarino.com
Desinfección
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Desinfección
Sólidos Altas densidades Circuito Cerrado
Propagación
enfermedades
Necesidad
bioseguridad alta
Desinfección
continuada
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Desinfección
Sólidos
Desinfección
Ante todo: Altos estándares de bioseguridad
Química
● Cloro
● H O
2 2
Física
● Luz U.V.
Gran efectividad
Modifican la química del agua
Producen subcompuestos
Tóxico para animales y
humanos Permanecen en el
agua después del tratameitno.
No riesgo de
sobredosis No tóxicos
No permanecen
después del
tratamiento Seguridad
para los trabajadores
● Cobre
● Ozono
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Sólidos
Ultravioleta U.V.
ADN Muerte celular
Bacteriana
Virus
Daño material
genético
Luz U.V. 254 nm
Sedimentables
Sólidos
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Lámpara
Tubo cuarzo
● Vida útil de 3500-12000 h. Pérdida 3% mensual
● Dosis Emisión máxima a 38ºC (a 0ºC sólo 10%)
● Distancia mínima efectiva 0,5 cm
¿Dónde colocar el filtro U.V.?
Cailleres. CIHEAM RAS Course 2002
Innovaqua.com
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Sólidos
Auto limpiable
Innovaqua.com
Nivel radiación
Dosis
recomendada:
0,03 J/cm2
0,09 J/cm2
para virus
Biotic and abiotic particles protect marine heterotrophic bacteria during UV and ozone
disinfection Ole-Kristian Hess-Erga1
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Sólidos Ozonización
3
Desinfección por oxidación con ozono, O
Segundo oxidante más potente.
- Se produce dónde y cuando se necesita.
- Bajos costes de mantenimiento.
- Decoloración del agua
- Desodorización
Ventajas
Mejora
rendimiento UV
- Oxidan (Fe), magnesio (Mg)?
- Floculación de coloides
- Eliminación virus y bacterias.
- Oxígeno residual.
Sedimentables
Suspendidos
Disueltos
Filtra. química
Desinfección
Sólidos
Desventajas
● Muy costosos.
● Tóxico para peces y humanos
Detector de ozono ambiente
Sedimentables
Suspendidos
Filtra. química
Disueltos
Desinfección
Sólidos
Generador
de ozono por
descarga
eléctrica.
Cámara de
reacción
Destrucción
U.V. a 254 nm
Dosis 3 3
100 mg O /l o 10–15g O /Kg comida
Potencia generador 400-800 mV
Otras
opciones:
destructor
catalítico
tras
degasific
ador.
Proceso de la Nitrificacion
INICIACIÓN SOBRE SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN EN ACUICULTURA
“El tratamiento del agua en un SRA en acuicultura persigue la
eliminación de sustancias inertes, la destrucción de gérmenes
patógenos y facilitar el intercambio de gas entre la fase líquida y la
gaseosa” (Barnabé, 1991)
ETAPAS DE UN SRA
•Circulación del agua
Filtración Física
•Remoción de sólidos
Filtración Química
•Nitrificación Filtración Biológica
•Desinfección.
•Aireación y oxigenación.
Materia fecal
(heces)
Otros productos
de excreción
Alimentos sin consumir/digerir
¿Por qué es necesaria la Filtración Biológica?
Deshechos nitrogenados TÓXICOS para los peces
FILTRACIÓN BIOLÓGICA
•OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO
Eliminar los compuestos nitrogenados presentes en el agua de
cultivo producto del metabolismo de los peces.
¿Por qué?
El nitrógeno amoniacal total (TAN) es un compuesto altamente
tóxico para los peces.
CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS
NITROGENADOS
AMONIACO NH3: Principal
producto final resultante del catabolismo
de las proteínas, excretado a través de las
branquias de los peces.
Se presenta en 2 formas:
Ionizada
4
H2O NH + + OH-
No Ionizada
NH3 +
Tóxica
¿Qué es el TAN? NITRÓGENO AMONIACAL TOTAL
Es la suma de estas dos formas
+ H2O 4
NH + + OH-
NH3
Tóxica
La concentración relativa de cada una de estas formas es función de:
pH Tª
Tª pH NH3 TÓXICA
NH4
+ < 5 mg/L NH3 < 0,05 mg/L
¿Cómo podemos eliminar el amoníaco?
Mediante la NITRIFICACIÓN
Oxidación del nitrógeno desde una forma más reducida
(AMONIACO, NH3) hacia una forma más oxidada
(NITRATO, NO -) mediada por procesos microbianos.
3
Como producto intermedio se producen los
3
NITRITOS (NO -)
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
Total
4
NH + + 2 O 2 NO3
- + 2 H+ + H2O + Energía
Nitrosomonas
4 2 2
NH + + 1,5 O NO - + 2 H+ + 84 kcal/mol amoníaco
Nitrobacter
NO - + 0,5 O
2 2 3
NO -
+ 17,8 kcal/mol nitrito
ETAPAS EN LA NITRIFICACIÓN
Equilibrio Acido/Base: NH3 + H2O NH4
+ + OH-
Tasa reacción cinética alta
Tasa reacción cinética más lenta
La toxicidad del nitrito se debe a su efecto en la capacidad
de transporte del oxígeno de la hemoglobina de la sangre.
Cuando éste penetra en la corriente sanguínea, oxida al
hierro en la molécula de la hemoglobina desde el estado
ferroso (Fe++) al estado férrico (Fe+3). El producto
resultante se denomina metahemoglobina, que tiene
un carácterístico color marrón, provocando la “enfermedad
de sangre marrón” (Tomasso et al., 1979).
2
NITRITO NO -
TÓXICO PARA LOS PECES
Niveles controlados por recambios diarios de agua.
NITRATO NO3
-
EL MENOS TÓXICO
¿Qué ocurre si los sistemas tienen bajo recambio o tienen altas
tasas de retención hidráulica?
DESNITRIFICACIÓN
Proceso de reducción anaeróbica de Nitrato a Nitrógeno
molecular gaseoso N2
Eliminación de amoniaco y nitritos del agua:
FILTRACIÓN BIOLÓGICA
Materiales sobre los que las bacterias crecen:
FILTROS BIOLÓGICOS O BIOFILTROS
Organismos que realizan este proceso:
BACTERIAS NITRIFICANTES
Bacterias nitrificantes: Nitrosomonas y Nitrobacter
Quimioautótrofas obtienen Energía oxidando compuestos
inorgánicos Autótrofas obligadas (Consumen CO2) y
Aeróbicas obligadas (Necesitan O2 para desarrollarse)
Bacterias heterotrófas obtienen energía oxidando compuestos
orgánicos Crecen más rápido que las nitrificantes y compiten con
éstas por el espacio
y oxígeno de los biofiltros cuando las concentraciones de materia
orgánica disuelta y particulada son altas.
Por ello es importante que el agua que entre en los biofiltros
tenga la mínima concentración de sólidos totales.
Nitrosomonas Nitrobacter
Mokkka.hu
¿Qué tiene dentro un Biofiltro?
MEDIOS USADOS PARA LA FIJACIÓN DE BACTERIAS
EN LOS FILTROS BIOLÓGICOS
www.susquehannakoi.com
CARACTERÍSTICAS DEL BIOFILTRO IDEAL
1.- Tamaño pequeño.
2.- Materiales de construcción inertes.
3.- Bajo costo.
4.- Buena resistencia mecánica.
5.- Bajo consumo de energía.
6.- Requisitos mínimos de mantenimiento.
7.- Monitoreable.
8.- Que no capture sólidos.
9.- Escalable.
10.- Que elimine el 100% del NH3
TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS
Filtros de percolación
Filtros a presión
Filtros de lecho fluido
Filtro percolador
Filtro a presión
Filtro de lecho fluído
TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS
•Filtros abiertos
•Trabajan a presión atmosférica (por
gravedad)
•Aporte de oxígeno: directamente del aire
•Rendimiento limitado
Fuente: INNOVAQUA
•Filtros cerrados.Trabajan a presión
•Diseño modular y compacto
•Fácil de instalar y operar
•Alta eficiencia
•Factor limitante: aporte de oxígeno
Filtro percolador
Filtro a Presión
Filtro de lecho fluído
TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS
IFAPA Centro ElToruño
Filtro percolador
Filtro a Presión
Filtro de lecho fluido
TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS
Fuente: INNOVAQUA
Lecho de arena o gránulos de
plástico muy pequeños de muy alta
superficie específica, que se
suspenden gracias a la acción de
una corriente de agua que fluye
hacia arriba.
•Utilizado en instalaciones de gran escala
•Filtros abiertos. Trabajan a presión atmosférica
•Aporte de oxígeno factor limitante
•Alta eficiencia, remueven 50-90% NH3
•Tasa de nitrificación 0.2-0.4 Kg TAN/día/m3
• Coste bajo proporcional a su superficie.
•Utilizado en instalaciones de gran escala
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO
DE UN BIOFILTRO
pH
Alcalinidad
Temperatura
Oxígeno
Amonio
Salinidad
ENELBIOFILTRO
 Bacterias nitrificantescoexisten con organismos
● Bacterias heterótrofas
● Protozoarios
● Microprotozoarios
La conversión de nitrógeno se puede llevar a cabo de tres
maneras diferentes
1. Conversión fotoautotrófica
2. Conversión autotrófica
3. Conversión heterotrófica
¿DONDESUCEDELA
FIL
TRACIÓNBIOLÓGICA?
ENELBIOFILTRO
Debe:
1. Tener un flujo constante y turbulento
2. Contener un medio inerte o sustrato
3. Tener cierta concentración deoxigeno disuelto
4. No debe de penetrar la luz
SUSTRA
TOINERTE
El medio o sustratodebeser no tóxico
(inerte) para las bacterias y es usado
para que estasse fijen y puedeser:
● Arena
● Grava
● Plástico
● Conchas
● Vidrio
● Hule espuma
¿QUÉCARACTERÍSTICASDEBETENERELMEDIO?
●Gran área (superficie) por unidad de volumen
(m2/m3)
●Permita contacto constante entre el agua y el medio
●Permita distribución homogénea del agua
●Evite perdida de presión dinámica
●No se tape y/oobstruya
●Fácil delimpiar
¿Cómo se cuantifica o calcula el área por
volumen?
~1m3
¿Cómo se cuantifica o calcula el área
por volumen?
~1m3 ~1m3
1.414m
¿Cómo se cuantifica o calcula el área por
volumen?
~1m3 ~1m3
1.57m2+ 1.57m2 =
3.1406 m2/m3
0.392 m2 *16=
6.28 m2/m3
1.414m
¿Qué debo considerar para la construcción de un
biofiltro?
1. Con que recursos cuento?
2. Diseño del sistema de recirculación
3. Cuantas operaciones unitarias quiero realizarcon esteequipo
● Nitrificación solamente?
● Remoción de sólidos y nitrificación?
4. Filtro biológico abiertoo cerrado?
5. Balancede masa, estimar tasasde flujo, SRA
6. Que tipo de medio tengodisponible?
7. Balancede masa del filtro biológico
¿Qué debo considerar para la construcción de un
biofiltro?
8.Rediseño del sistemade
recirculación
● Surgencia
● Contrasurgencia
● Horizontal
9. Entradas y salidas de agua
● Diámetro detubería
● Diseño
● Mantenimiento
10. Control del grosor de la biopelícula
● Bajaintensidad
● Altaintensidad
11. Como dispongo del excesode biopelícula
● Diseñodel filtro biológico
12. Complejidad deldiseño
13. Recalibrarcon variablesde operación!!!!!
PUESTA EN MARCHA DE UN SRA
INSTALACIÓN EXPERIMENTAL
1 2 3 4
IFAPA Centro El Toruño IFAPA Centro El Toruño IFAPA Centro El Toruño
MÓDULO
COMPACTO DE
RECIRCULACIÓN
•Tanque de reserva
•Bomba de recirculación
•Tanques de engorde
•Instalación de oxígeno
•Control de pH
•Sistema de alimentación
•Filtros biológicos y mecánicos
•Lámpara UV
•Bomba frío-calor
•Skimmer
IFAPA Centro ElToruño
•Reparación, calibración y puesta en correcto
funcionamiento de los sistemas de
recirculación.
•Aclimatación de los animales durante el
tiempo necesario.
•Maduración de los filtros biológicos.
•Instalación de comederos y sistema de entrada
de agua en los tanques.
EVOLUCIÓN DE LA MADURACIÓN DE UN
FILTRO BIOLÓGICO
EVOLUCIÓN DE LA MADURACIÓN DE UN
FILTRO BIOLÓGICO
¿CÓMO SE CEBA UN FILTRO BIOLÓGICO?
1. Mediante el empleo de preparados comerciales que contienen las bacterias
nitrificantes.
2. Metiendo algunos animales en el sistema.
3. De forma química, añadiendo 1ppm de NaNO2 y 2 ppm de NH4Cl
IFAPA Centro ElToruño
Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de agua
en el engorde de lenguado.
IFAPA Centro ElToruño
Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de
agua en el engorde de lenguado.
IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño
IFAPA Centro ElToruño
IFAPA Centro ElToruño
IFAPA Centro ElToruño
Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de agua en el
engorde de lenguado.
RECOMENDACIONES
•Control visual de los animales: Comportamiento y coloración
•Control del alimento y deshechos
•Operaciones rutinarias de limpieza
•Minimizar estrés
•Control de los parámetros relacionados con la calidad del agua:
Tª, pH, nitritos, nitratos, amonio…
Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de
agua en el engorde de lenguado.
PRINCIPALES PARÁMETROS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DEL
AGUA EN SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN
PARÁMETRO FRECUENCIA RANGO DE ACEPTACIÓN
Oxígeno disuelto
Salinidad
pH
Temperatura
Diariamente
Semanalmente
Diariamente
Diariamente
5-‐7mg/L
30-‐35%
7,8-‐8,2
19-‐20ºC
Nitritos
Nitratos
Amonio
Diario durante
la maduración del
Uiltro biológico
< 0,5mg/L
0-‐100mg/L
<5 mg/L
Renovación Recirculación 16 ciclos/día.
Recambio máximo 5%
Sólidos sedimentables,
Suspendidos y disueltos < 1 mg/L
Manejo de Gases en RAS
PRINCIPALES PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA
TEMPERATURA
DIOXIDO DE CARBONO
PRESIÓN TOTAL DE GAS
AMONIO
NITRITO
OXÍGENO DISUELTO
ESPECIE
TAMAÑO
OBJETIVO DEL CULTIVO
OXÍGENO DISUELTO
• Esel más importante de
todos los parámetros.
• 75% de saturació O2 es el
límite menor para la
supervivencia dealgunas
especies
• Bajas [O 2]:Reduce e
apetito, crecimiento,
resistencia a enfermedades
• Elevada mortalidad cuando el
oxígeno es <40%
El contenido de oxígeno en agua cuando Temperatura
Aguas salinas tienen < contenido en O2 que aguas dulces a misma Tª
OXÍGENO DISUELTO
Por tanto, en agua salada se
hace más necesario mantener
las necesidades de O2 para los
peces cubiertas
FACTORES QUE AFECTANAL
CONTENIDO DE OXÍGENO
•Tamaño del pez: el uso proporcional de oxígeno es menor
cuanto mayor sea el pescado.
•Temperatura: El uso de oxígeno aumenta con la temperatura.
Solubilidad del oxígeno en agua es menor a temperaturas más
altas.
•Tasa de crecimiento: Consumo de O2 aumenta
cuando aumenta la tasa de crecimiento
•Alimentación: en la digestión del alimento se
consume oxígeno.
•Velocidad de natación: El consumo de O2
incrementa cuando aumenta la velocidad de
natación
•Estrés: Cada tipo de estrés ( baño, muestreos, etc)
aumenta el consumo de O2
FACTORES QUE AFECTANAL
CONTENIDO DE OXÍGENO
•Consumo de O2 de los peces
•Contenido de O2 del agua
Figure 3. Requerimientos de flujo de agua para postlarvas de Salmón concentración de dióxido de
carbono puede exceder los niveles
aceptable
¿DE QUÉ DEPENDE LA CANTIDAD DE
AGUA USADA EN UN CULTIVODE PECES?
Para la acuicultura intensiva es
prudente mantener el agua entrante
tan próxima como sea posible a la
saturación total de OD (100 %),
quiere decir a su máxima solubilidad
a una temperatura dada (Egna y
Boyd 1997).
Cuando el caudal de agua se
reduce y los niveles de oxígeno del
agua se complementan mediante la
inyección de oxígeno puro, la
0
50
40
30
20
60
90
80
70
100
mg/L de oxígeno
100 %
saturación
por el aire
Nivel crítico10
SOBRESATURACIÓN
GAS UTILIZADO
2 ATM O2
1 ATM O2
3 ATM aire
2 ATM aire
Agua corriente
AUMENTO ARTIFICIAL DE LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO
razonable sobrepasar los 20 mg/L
En principio, no hay límite técnico de disolución de
oxígeno.
En la práctica, la sobresaturación es inestable y no es
Curso: Iniciación sobre Sistemas de Recirculación en Acuicultura Marina
SISTEMAS DE AIREACIÓN-OXIGENACIÓN
SALTOS DEAGUA
AIREADORES DE PALETAS
CONO
BOMBAS VERTICALES
ELECTROSOPLANTES
Y DIFUSORES
BOMBONA/TANQUE DE
OXÍGENO
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SISTEMAS DE AIREACIÓN-OXIGENACIÓN
La elección del material de aireación y de oxigenación se
hará de acuerdo:
-a las instalaciones existentes (superficie de agua,
superficie de estanques, tiempo de renovación, altura del
agua, bombas, etc.)
-al tiempo de utilización por año (amortización) - en
función de su eficacia, de la cantidad de oxigeno disuelto por
hora y del rendimiento energético.
Cuando el agua se encuentra insaturada de OD, el oxigeno
atmosférico se trasfiere al agua y a la inversa si el agua se
encuentra sobresaturada de OD.
OXÍGENO
LÍQUIDO
+ EMERGENCIA
+ CIRCUITO CERRADO
+ AUMENTO DE PRODUCCIÓN
+ TRANSPORTE DE PECES
+ TRATAMIENTOS
La aplicación de oxígeno puro esta justificada:
- Temperatura es elevada, el rendimiento de los
aireadores tiende a cero ya que la concentración de
oxígeno a mantener es próxima a la saturación
- Cuando se quiere sobresaturar de oxígeno el agua sin
riesgo de embolia gaseosa debida al nitrógeno.
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Recomendaciones
Finales sobre RAS
FUNCIONES ESENCIALES DE UN RAS
•Proporcionar un ambiente físico adecuado para los peces
•Proteger a los peces de la infección por agentes patógenos
•Prever necesidades fisiológicas de los peces (O2, nutrición)
•Retirar deshechos metabólicos de los peces (heces, NH3 y CO2)
•Retirar residuos del alimento y productos de degradación
(compuestos orgánicos sólidos y disueltos)
•Mantener la Temperatura y los parámetros de la química del agua
dentro de los límites aceptables.
ASEGURAR EL ÉXITO DE NUESTRO CULTIVO
PROCESOS UNITARIOS COMUNES EN UN RAS
Losordo et al, 1998)
RUTINAS DE MANTENIMIENTO EN RAS
PLAN INTEGRAL DE MANTENIMIENTO
TAREA DIARIA, SEMANAL, MENSUAL
PECES TANQUES DE CULTIVO EQUIPOS
IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño
¿Qué actividades se pueden incluir en la rutina?
•Alimentación
•Control de la calidad del agua
•Remoción de la mortalidad
•Mantenimiento preventivo
MANTENER A LA POBLACIÓN SANA Y EN ÓPTIMOCRECIMIENTO
PLAN INTEGRAL
EJEMPLO DE PLANIFICACIÓN
IFAPA Centro ElToruño
Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura
INICIACIÓN SOBRE SISTEMAS DE
RECIRCULACIÓN EN ACUICULTURA
En general, para completar la tarea diaria se requiere menos
tiempo que para completar la semanal
En el plan deben incluirse tareas de carácter mensual o
anual (Cambio bombillas UV, sustitución juntas tóricas,
sustitución de arena de los filtros etc)
Todos los componentes del sistema deben ser mantenidos
de acuerdo a las especificaciones y directrices del
fabricante.
EL MANTENIMIENTO DE RUTINA DEBE REALIZARSE CON
RAPIDEZ PARA ASEGURAR EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO
DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMAY PROPORCIONAR LAS
CONDICIONES ÓPTIMAS DE CRECIMIENTO PARA LOS PECES.
TOMARSE EL TIEMPO NECESARIO PARA DISEÑAR E
IMPLEMENTAR UN PLAN DE MANTENIMIENTO DE
RUTINA, PUEDE AYUDAR A IDENTIFICARPROBLEMAS
AÚN NO RECONOCIDOS EN NUESTRA INSTALACIÓN.
Aclimataciónde O.mykiss
• Aclimatación: 16 días (diciembre 1988)
• Componentes del sistema de recirculación:
• 4 tanques de cultivo (hormigón) de 70 m3
• 1 tanque (PRFV) de mezcla de agua dulce y de mar de 8
m3
• 1 estanques de recirculación de 700 m2
• Trucha arcoiris: 18.180 peces de 300 g (1 año de vida)
• Carga(Kg/m3): 21
• Renovación (m3/h): 0,7
• Calidaddel agua:
• Temperatura ºC): 9-13
• Salinidad (ppt): 0 - 34
• Oxígeno (ppm): 7,0 – 10,8
• Supervivencia (%): 99,2
• Engorde en la bahía deGetares (Algeciras)
VideoRAS Dinamarca
“UnaactividadTruchicolaCompetitivo
impulsaralaeconomía,incrementarála
seguridadalimentaria,mejorarála
nutriciónyreducirálapobrezaenlas
regionesdelPaís”
Curso:
SISTEMAS
DE RECIRCULACION EN
ACUICULTURA
Marte 25 de Febrero del 2020
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Curso Sistemas de Recirculación en Acuicultura

  • 1. Curso: SISTEMAS DE RECIRCULACION EN ACUICULTURA Marte 25 de Febrero del 2020 Expositor:
  • 2. Nicolás Hurtado Totocayo Ingeniero en Acuicultura con Registro CIP N° 88344 Registro R.D. N° 189-2019-PRODUCE/DGAAMPA Teléfonos: (51 1)2674610 – 999788781 E-mail: nhurtado3@yahoo.com RESUMEN Ingeniero en Acuicultura, con Maestría en Administración de Empresas y Diploma en Formulación de Planes de Negocios en Acuicultura por la Universidad ESAN, Diplomado en Gestión y Producción en Acuicultura y Diplomado en Sistemas Integrados de la Calidad, Inocuidad, Medio Ambiente y Seguridad, con experiencia en la formulación y gestión de proyectos acuícolas, experiencia en elaboración de estudios ambientales, especialista en cultivo de diferentes especies, entre otros, diversos cursos de especialización, más de 20 años de experiencia en temas de acuicultura, conferencista internacional, actualmente consultor experto en temas de acuicultura. MIEMBRO DE: • Vice presidente del Capítulo de Ing. Pesqueros, del CD Lima, CIP, periodo 2019 – 2021. • Presidente del Comité de Acuicultura, CD Lima – CIP, periodo 2012, 2013 - 2015 • Miembro de la Comisión Temática Nacional en Pesca y Acuicultura del Plan Perú 2040 del Concejo Nacional del Colegio de Ingenieros del Perú, periodo 2010/Hoy. • Miembro de la Sociedad de Ingenieros del Perú, Octubre 2010 a la Fecha. • Miembro del Comité Técnico de Normalización en Acuicultura del INDECOPI – PRODUCE, periodo 2008/Hoy. ACTUALMENTE: • Ger. General en H & J Ingenieros Consultores SAC y Socio Fundador de la Sociedad Peruana de Acuicultura
  • 3. Agenda: Situación de la Acuicultura en el Peru y el Mundo Situación actual del cultivo de trucha en el Perú Introducción a la Tecnologia de RAS La calidad de agua en un RAS El Proceso de Nitrificacion en un RAS Trtamiento de Gases en un RAS Recomendaciones finales
  • 5. Producción Mundial de Pescado 0 20 40 60 80 100 120 1950 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 Pesca y Acuicultura Mundial al 2016 Millones de Toneladas Pesca Acuicultura FAO 2018: La acuicultura superó en 2016 las 110 millones de TM de producción. 80M de TM de peces
  • 6. Producción Mundial de Captura total, 2017
  • 7. Producción Mundial de Acuicultura, 2017
  • 8. Producción Mundial de Pescado, 2017 Capture Aquaculture
  • 9. Producción Mundial de Pescado, 2017
  • 10. Contribución de los Peces a la Nutrición Humana
  • 11. Pescado: El Superalimento de la Naturaleza
  • 12. Pescado de Acuicultura para la Seguridad Alimentaria y la Nutrición
  • 14. Producción Mundial de Pescado 2020
  • 15. Producción Mundial de Pescado Cada vez se vuelve mas inseguro comer un pescado proveniente de la Pesca
  • 17. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1953 1960 1967 1974 1981 1988 1995 2002 2009 2016 Producción Mundial de Acuicultura al 2016 (En millones de toneladas) FAO 2018: La acuicultura superó en 2016 las 110 millones de TM de producción. 80M de TM de peces Crecimiento promedio anual en los últimos 20 años igual a 5%
  • 18. “Dentro de los próximos cincuenta años, la acuicultura nos puede cambiar de cazadores y recolectores en los mares a pastores marinos, de manera similar a como hace 10 000 años una innovación cambio a nuestros ancestros de cazadores y recolectores en la tierra a agricultores y pastores” (1999). “ La acuicultura, no así la Internet, representa la mayor oportunidad de inversión en el Siglo 21 “ (Aquaculture Magazine, Feb. 2003). Peter Drucker, uno de los autores sobre temas económicos y de negocios mas importante del siglo XX.
  • 19. Tecnologías actuales de cultivo Que facilitan el desarrollo de la Acuicultura
  • 21. Proyecciones de la Pesca y Acuicultura Mundial 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 Pesca y Acuicultura Mundial al 2060 Millones de Toneladas
  • 22. Demanda mundial de Pescado y Mariscos al 2030 Demanda Insatisfecha de 30 millones de Ton., al 2030
  • 25. La Acuicultura y el cultivo de trucha en el Perú
  • 26. Situación Actual de la Acuicultura Peruana 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Toneladas Años Produccion Acuicola en el Perú (1990 - 2018)
  • 27. Situación Actual de la Acuicultura Peruana 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Toneladas Produccion Acuicola Peruana. 2000 - 2018 Trucha Langostino C.Abanico Tilapia Paco Gamitana Paiche Sabalo Boquichico Pacotana Camaron GM Lenguado Carachama Otros Carpa Algas Ostra
  • 28. Situación Actual de la Acuicultura Peruana 12% 29% 53% 3% 3% Producción de Acuicultura por Especies, 2018 C.de abanico Langostino Trucha Tilapia Otros
  • 29. Situation Actual de la Acuicultura en el Perú
  • 30. Situación Actual de la Acuicultura Peruana
  • 31. Situación Actual de la Acuicultura Peruana 0.00 5,000.00 10,000.00 15,000.00 20,000.00 25,000.00 30,000.00 35,000.00 40,000.00 45,000.00 50,000.00 Principales Regiones Productoras, 2018
  • 32. Situación Actual de la Acuicultura Peruana 2.31 20.72 162.01 Producción Acuicola de la Región Cajamarca, 2018 Otros Tilapia Trucha
  • 33. Situación Actual de la Acuicultura Peruana Aporte de la Acuicultura en Puno • Es importante resaltar la prioridad que está tomando el desarrollo de la acuicultura para los últimos gobiernos • El factor tecnológico es un desafío para la producción de alevinos. • El cultivo de la trucha es una actividad de gran importancia para la región Puno, aporta el 13% en el PBI regional. Siendo el 1er Productor de trucha en el Perú • La trucha, tiene una gran aceptación en la cultura andina, formando parte de su gastronomía y sus tradiciones. ENTORNO SOCIAL ENTORNO ECONÓMICO ENTORNO POLITICO ENTORNO TECNOLÓGICO
  • 34. • Bahía de Sechura representa el 70% de las exportaciones de concha de abanico • Esta actividad permite generar la suma de 160 millones de dólares al año
  • 35. • 1’285,216 km2., 3,080 Km de litoral • Dos corrientes marinas importantes: Alta productividad natural • 0.87% de la superficie terrestre, 3.5% de las aguas dulces del mundo • País mega diverso: 28 de 32 climas posibles. Gran biodiversidad de especies marinas y dulceacuícolas. • Principal productor mundial de materias primas de alto valor para la acuicultura: H y Ac. de pescado entero • En auge económico y con varios TLC: interés para inversiones y el comercio. • Contamos con profesionales Especializados: en Acuicultura entre otros. El Perú como Potencia Acuícola
  • 37. Situation Actual de la Acuicultura en el Perú 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Producción nacional de trucha (2000 - 2018)
  • 38. Productores de trucha a nivel nacional al 2020 Total de Productores formalizados de trucha 2615
  • 39. Situación Actual de la Acuicultura de Trucha Peruana
  • 40. Situation Actual de la Acuicultura en el Perú 0.00 5,000.00 10,000.00 15,000.00 20,000.00 25,000.00 30,000.00 35,000.00 40,000.00 45,000.00 50,000.00 Principales Regiones Productoras de Trucha, 2018
  • 43. Situation Actual de la Acuicultura en el Perú 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Comercialización de trucha en el mercado interno, 2000 - 2015
  • 44. El Cultivo de trucha a nivel Mundial
  • 45. 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000 900,000 1,000,000 Producción Mundial de Truchas: 1950 - 2015 (Oncorhynchus mykiss) Fuente: FAO, Dataset Valor: 3 933 688 (USD 000)
  • 46. Principales Productores de Trucha a nivel Mundial
  • 47. Expectativas al 2050 Con una demanda creciente de productos pesqueros, la acuicultura tendría un papel clave para satisfacerla en el futuro...
  • 48. Cultivo de Trucha CARACTERÍSTICAS DEL RECURSO HÍDRICO (loticos)
  • 51. Ventajas de la Especie como Cultivo La trucha arco iris presenta las siguientes características favorables para dedicarla a un cultivo controlado: • Es adaptable a los ambientes confinados y soporta altas densidades de carga. • Cuenta con tecnología definida de su proceso productivo (paquete tecnológico validado). • Acepta la alimentación formulada y es un eficiente convertidor del alimento • Es un pez domesticado y resistente al manipuleo, inhibe enfermedades cuando tiene buenas condiciones de cultivo. • Se reproduce en cautiverio, lo cual asegura la disponibilidad de alevinos. • Posee alto valor proteico, necesario para el desarrollo del ser humano. • Exquisitez de su carne, por lo cual es muy apetecido. • En nuestro medio tiene alto valor comercial. • Buen mercado nacional e internacional
  • 53. 1. Abastecimiento. 2. Calidad y Frescura. 3. Precio. 4. Impulsación y degustación. 5. Variedad. 6. Salud y Nutrición. FACTORES CLAVES DE ÉXITO
  • 54. Introducción a los Sistemas de recirculación en Acuicultura Aspectos Generales
  • 55. NORMATIVIDAD PARA EL CULTIVO DE TRUCHAS • ASPECTOS GENERALES. • LEY 27460 • LEY 28326 • REGLAMENTO DE LA LEY DE PROMOCION Y DESARROLLO DE LA ACUICULTURA. • PROCEDIMIENTOS ADMINISTRATIVOS, TUPA • NORMAS SANITARIAS PARA LA ACTIVIDAD DE ACUICULTURA. ITP, SANIPES
  • 56. 2.ACUICUL TURADEMICROYPEQUEÑAEMPRESA(AMYPE) 1.ACUICUL TURADERECURSOSLIMITADOS(AREL) 3.ACUICUL TURADEMEDIANAYGRANEMPRESA(AMYGE) Cultivo extensivo Producción<3.5TN/año Cultivo extensivo, semi-intensivo eintensivo Producciónentre 3.5 y 150TN/año Semi-intensivo eintensivo Producciónentre >150TN/año CATEGORÍASPRODUCTIVAS
  • 57. Entidades que dan créditos para Acuicultura Para acceder a estos créditos y financiamiento hay que estar formalizados
  • 59. Extensivos - Bajo costo operacional - Baja densidad de siembra - Alimentación natural - Bajos rendimientos - Sujeto a variaciones climáticas - Grandes cuerpos de agua - 50 y 300 Kg/ha/año SISTEMASPRODUCTIVOS
  • 60. Semi-intensiva - Incremento en la densidad de siembra - Utiliza fertilizantes - Se emplea alimento formulado de forma complementaria - Rendimiento superior a las 2TN/ha/año - Densidades de 3000 a 6000 alevines/ha - Capacidad de carga menor a 5Kg/m3 SISTEMASPRODUCTIVOS
  • 61. Intensiva - Alta productividad y eficiencia - Se requiere de personal más capacitado - Altas densidades de cultivo - Fuerte circulación de agua - Mayor control de los parámetros de cultivo - Alimento artificial - Equipos de aireación constante (24 h) - Capacidad de carga superior a 40Kg/m3 hasta 120Kg/m3 - En langostinos mayor a 600 ind/m3 SISTEMASPRODUCTIVOS
  • 62. Estático Abierto Semi-Abierto Cerrado Tanque Jaula Tanques/ Estanques Recirculación TIPOLOGÍA DE SISTEMAS DE CULTIVO • Tipología de la costa • Densidades de carga • Grado de control sobre el sistema • SEGÚN INTERCAMBIO DE AGUA
  • 63. GRADO DE REUTILIZACIÓN DEL AGUA Uso del agua en una sola pasada ( 0% reusada) Agua reusada sobre 50 y 75%. Agua reusada entre 95-‐99% SISTEMAS EN CIRCUITO ABIERTO SISTEMAS CON REUTILIZACIÓN PARCIAL SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN
  • 64. Uso del agua en una sola pasada ( 0% reusada) SISTEMAS EN CIRCUITO ABIERTO • Relativamente simples y fáciles de operar • Menor inversión de capital • Factor limitante: disponibilidad agua • Control de Tª y calidad de agua complicado y económicamente no rentable • Producción de efluentes costosos de tratar • Susceptibles de enfermedades
  • 65. SISTEMAS CON REUTILIZACIÓN PARCIAL • Reduce consumo de agua y volumen de efluentes Agua reusada sobre 50 y 75%. • Reduce consumo de energía • Inversión de capital: Circuito abierto Parcialmente reutilizado Recirculación • Producción de efluentes costosos de tratar • Susceptibles de enfermedades
  • 66. SISTEMAS CON SISTEMA DE RECIRCULACIÓN Agua reusada entre 95-‐99% DEFINICIÓN SRA LA ACUICULTURA DE RECIRCULACIÓN CONLLEVA EL USO DE SISTEMAS DE CULTIVO DE ORGANISMOS ACUÁTICOS DONDE >= 90% DE SU AGUA ES RECICLADA
  • 67. Definición de RAS Los Sistemas deRecirculaciónenAcuicultura (RAS) puedenser definidos como sistemas queincorporan tratamientos yreutilización deagua,enlos quese renuevamenosdel10% delvolumen total
  • 68. Ventajas del RAS • Flexibilidad enla selección del emplazamientoconla posibilidad delocalizar los cultivos cercadel mercado • Reduccióndeuso delsuelo yagua (*) • Disminución delos costos energéticos (*) • Control completodel agua(pH, salinidad, Tº, O2,, etc) (*) • Reduccióndelos vertidos orgánicos delos cultivos • Bioseguridad (desinfeccióndelos cultivos y vertidos) • Control dela biomasa piscícolaconla posibilidad de mayores cargasenlos cultivos: 60-120 kg/m3 • Posibilidad deliberar los pecesencualquier épocadel año,conel tamaño deseado • Calidadconstanteparaelmercado • Posibilidad deintegrar los cultivos conotras actividades (p.e.: cultivos asociados, cultivos hidropónicos, irrigación)
  • 69. Limitaciones de un RAS  Costes de INVERSIÓN equilibrado con alta PRODUCTIVIDAD  Un uso óptimo de los insumos (agua, oxígeno y alimentos):necesarios y suficientes  Monitoreo continuo de los parámetros del agua de cultivo :Complejidad  Fiabilidad eléctrica: sistemas de alarma adaptados y sensibles  Personal Técnico bien entrenado  Riesgos biológicos Cómo mejorar el sistema?  Controlando las poblaciones bacterianas naturales  Reducir la energía para los tratamientos  Utilización de los residuos (fertilizantes, producción de energía).  La absorción de nitrógeno, fósforo y otras sustancias disueltas por plantas adaptadas o algas en cuencas especializados o lagunas  Reutilización de aguas depuradas (sistemas integrados de acuicultura)
  • 70. Requerimiento de Agua / Suelo ESPECIES y SISTEMA PRODUCCIÓN (kg/ha/año) CONSUMO AGUA (l/kg) TASA DE USO DEL SUELO TASA DE USO DEL AGUA O. niloticus en estanques 17.400 21.000 77 210 I. punctatus en estanques 3.000 3.000 – 5.000 448 400 0.mykiis gairdneri en tanques 150.000 210.000 9 2.100 Peneidos en estanques 4.200 – 11.000 11.000 – 21.340 177 160 O. niloticus en RAS 1.340.000 100 1 1
  • 71. Sistemas de Engorde EXTENSIVO SEMIINTENSIVO INTENSIVO Recinto Estanques Tanques Jaulas Tanques en Circuito Abierto (FAS) Tanques en Circuito Cerrado (RAS) Renovación del agua Sin control Sin control Sin control Sin control Control Total Temperatura Sin control Sin control Sin control Difícil Control Control Total Bacteria y Parásitos Sin control Sin control Sin control Posible Control Control Total Desechos Solubles Sin control Sin control Sin control Posible Control Posible Control Desechos Particulados Sin control Sin control Sin control Posible Control Posible Control Predadores Sin control Difícil Control Sin control Posible Control Control total Alevines Control Total Control Total Control Total Control Total Control Total Condiciones Naturales Control Global
  • 72. Otras Caracteristicas del RAS • Es el sistema decultivo super- intensivo másutilizado enacuicultura • RAS necesitadeunamayorinversión económicaqueotros sistemas de producción • Métodos principales: separaciónde sólidos, aireación,separacióndecoloides, biofiltración
  • 73. Procesos de la Recirculacion
  • 74. Funcionamiento Basico • Clarificaciónprimaria = eliminacióndesólidos - Sedimentación,debastado,filtración mecánica - Clarificaciónantesdela biofiltración • Biofiltración = nitrificación y desnitrificación • Clarificaciónsecundaria(espumador)= eliminacióndefloculantesbiológicos (coloides) • Adicióndeaire/oxígenoparasoportar los pecesylas bacteriasdel biofiltro
  • 75. Componentes Basicos • Infraestructura básica – Casetadebombeo – Grupo electrógeno – Electricidad trifásica – Almacéndepienso – Suministro deoxígeno – Edificio • ComponentesdelSistema – Tanques – Oxígeno – Fraccionadordeespuma – Filtro mecánico(FM) – Filtro biológico (FB) – Calentadores/Enfriadores – Esterilizadores – Iluminación – Sistemas decontrol (opcional)
  • 76. Clasificacion de los Componentes • Primarios – tanques – bombas – fraccionadordeespuma (*) – FM (*) – FB (*) • Secundarios – oxígeno – calentadores/enfriadores – esterilización • UV • ozono – Iluminación – otras bombas
  • 77. • Criterios – no tóxicos – durables – facilmente limpiables • Materiales – fibra de vidrio – hormigón – plástico – PVC Tanques
  • 78. Bombas • Tipos – bombasdepresión – airlift • Propósitos – recircular el aguaatravés del sistema – usualmente colocadas después del biofiltro
  • 79. Aireacion / Oxigenacion • Electrosoplantes + Difusores • Bombacon venturi • Torre • U-tubos • Conos
  • 80. Esterilizadores • Tipos – rayos utravioletas – ozono (*) • Función – desinfección (aguanueva,agua circulantey/o efuentes) – (*) oxidar los compuestosorgánicos disueltos (nitrito anitrato) – (*) 10-15 gdeozono por kg de pienso son suficientes
  • 81. Bombas de calor / Calderas
  • 82. Otros Componentes • Iluminación – bajos niveles de iluminación reducenel estrés enlos peces • Sistemas de control
  • 85. La calidad de Agua en Acuicultura
  • 86. Principales parámetros de calidad de agua • Físicos  Temperatura  Color  Turbidez  Sólidos  Salinidad  Oxigeno disuelto  pH  Amonio  Dioxido de carbono  Coliformes  Algas • Químicos • Biológicos Transparencia Contaminación
  • 87. 1. Parámetros físicos y químicos del agua 1.1Temperatura
  • 91. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PROCESOS FISIOLÓGICOS
  • 92. 100 % 1 cm = - 27% 10 cm = - 45% 10 m = - 82% Luz de baja frecuencia y mayor intensidad Macrófita s Luz de alta frecuencia y menor intensidad Algas 1. Parámetros físicos y químicos del agua 1.2 Luz
  • 95. Transparencia de disco de Secchi (cm) TDS Punto de compensación TDS x 4 Punto de compensación
  • 100. Turbidez: grado de dificultad que un haz de luz tiene para atravesar la columna de agua Unidades: NTU = Nephelometric Turdidity Units = Unidades de Turbidez Nefelométricas NTU NTU Formazin turbidity standars cuentas de cristal
  • 101. O2 mg/L 1.3 Oxígeno disuelto
  • 103. Salinidad (‰) Temp. -------------------------------------------------------------- ---- (oC) 0 05 10 15 20 25 30 35 40 21 8,9 8,6 8,3 8,1 7,9 7,6 7,4 7,2 7,0 22 8,7 8,4 8,2 8,0 7,7 7,5 7,3 7,1 6,9 23 8,5 8,3 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 6,9 6,7 24 8,4 8,1 7,9 7,7 7,4 7,2 7,0 6,8 6,6 25 8,2 8,0 7,7 7,5 7,3 7,1 6,9 6,7 6,5 26 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 6,8 6,6 6,4 27 7,9 7,7 7,5 7,3 7,1 6,9 6,7 6,5 6,3 28 7,8 7,5 7,3 7,1 6,9 6,7 6,6 6,4 6,2 29 7,6 7,4 7,2 7,0 6,8 6,6 6,5 6,3 6,1 Solubilidad del oxígeno (mg/L) en función de la temperatura y la salinidad (Boyd, 1989). O2 medido % = ----------------- x 100 O2 tabulado
  • 104. Plantas CO2 + H2O Oxígeno disuelto Oxígeno atmosférico Difusión Plantas Bacterias Zooplancton Peces Oxidación química Oxidación química Bacterias y bentos Respiración del sedimento Respiración del agua (+) (-) (-) (-) (-) (+) Fotosíntesis
  • 106. Mucho oxígeno (supersaturado) Poco oxígeno (subsaturado) Ni mucho ni poco oxígeno (equilibrio de saturación)
  • 107. Ley de Henry: la solubilidad de un gas disuelto en un líquido es proporcional a la presión parcial que el gas tiene sobre el líquido. G L PG < PL Cuando la diferencia de presión de los gases disueltos en el agua (L) es mayor que la presión barométrica (G), se produce la “enfermedad de lasburbujas”. Esta diferencia se conoce como dP (delta P) G L PG = PL G L PG = PL G L PG > PL Supersaturación del oxígeno en el agua
  • 111. 1.4 pH
  • 112. pH = ácido 06 1 2 18 24 06 12 18 24 9. 0 8. 5 8. 0 7. 5 9. 5 p H pH = básico CO 2
  • 113. La alcalinidad de un líquido corresponde a la sumatoria de las bases titulables presentes, capaces de neutralizar los cationes de hidrógeno (ácidos). La alcalinidad total de un determinado líquido depende de la presencia de bicarbonatos (HCO3 -), carbonatos (CO3 -2), amoníaco (NH4), hidroxilos (OH-), fosfatos y silicatos. Sin embargo, en la mayoría de los casos los carbonatos y bicarbonatos son los responsables por la alcalinidad del agua. Los niveles de alcalinidad varían de 5 a 500 mg/L de CaCO3 Laalcalinidadde unlíquidodetermina supoder“buffer”. 1.5 Alcalinidad
  • 114. 9. 0 8. 0 7. 0 06:00 12:00 18:00 24:00 06:00 Oscilaciones del pH en estanques de cultivo en función de la alcalinidad del agua (Boyd, 1995). p H Hor a Baja alcalinidad (<20 mg/l) Alcalinidad moderada (50 - 120 mg/l) H2CO3  H+ + CO3H- donador de H+ receptor de OH- y H+
  • 115. 0 - 75 mg/litro 75 - 150 mg/litro 150 - 300 mg/litro 300 o más mg/litro blanda moderadamente dura dura extremamente dura 1.6 Dureza del agua La dureza de un líquido se refiere a la cantidad presente de bicarbonato de calcio Ca(HCO3)₂ y de magnesio Mg(HCO3)₂ , sulfato de calcio (CaSO₄) y de magnesio (MgSO₄), y cloruro de calcio (CaCl₂) y de magnesio (MgCl₂). Dureza temporal = alcalinidad = bicarbonato de calcio Ca(HCO3)₂ y de magnesio Mg(HCO3)₂ Dureza permanente = sulfato de calcio (CaSO₄) y de magnesio (MgSO₄), y, cloruro de calcio (CaCl₂) y de magnesio (MgCl₂).
  • 116. NH3 + H+ ↔ NH4 + N2 atmosférico NO2 - 3 NO - N2 en plantas N2 en animales Fijación industrial Fijación metereológica Oxidación Oxidación Reducción Reducción Fijación biológica Asimilación Alimentación Asimilación Excreción, muerte y descomposición Muerte y descomposición 1.7 Nitrógeno (amonio, nitrito y nitrato)
  • 117. Aprovechamiento (25%) Aprovechamiento (22% N y 14% P) Alimento Fracción sólida (13%) Fracción soluble (62%) Alimento no consumido, heces, excreta, mudas. (78% N y 86% P) Asimilación del Nitrógeno en sps acuáticas
  • 118. Tasas de excreción de nitrógeno de algunas especies (mg N/kg/h) Especie Amonio Urea % ingerido Tamaño, ToC, % de alimentación Carpa 2.2 – 24.2 - 20 350 g, 17o, 0-100% Tilápia 1.7 – 9.4 - - 350 g, 15o, 100% Trucha 2.7 – 37.3 0.8 – 3.0 45 130 g, 16o, 0–100% Penaeus sp. 12 - 39 - - 27 g, 28o, 100% Bergheim y Asgard (1996) ¡Qué hambr e! ¿Y el amonio ?
  • 119. Camarones marinos Camarones de agua dulce Peces bentónicos (bagres) Peces tropicales (tilapias) Carpas Salmones Resistencia al NH3 ALTA Moluscos (ostras, mejillones) Truchas BAJA Crecimiento Enfermedades Tejidos Células Respiración Osmorregulación Excreción
  • 120. Toxicidad crónica Concentración de una sustancia tóxica capaz de afectar, sin matar, parte o la totalidad de la población expuesta a ella. Cualquier concentración de amonio tiene efectos tóxicos sub-letales, el principal de ellos es la reducción de la tasa de crecimiento. ¡Socorro!
  • 122. Tratamientos del Agua • Físicos: desbastado,sedimentación, centrifugación, filtración dearena,control de la temperatura,esterilización UV, filtración de cartuchos,filtración con bolsas • Químicos: fraccionadordeespuma,aireación, inyeccióndeoxígeno, control delasalinidad, carbon activo,control delpH, osmósis inversa, desgasificación,intercambioiónico, ozonación • Biológicos: nitrificación, desnitrificación
  • 123. CaracterizacióndelosSólidos • Todos los contaminantes enlos efluentes, excepto los gasesdisueltos, contribuyen ala presenciade sólidos • Sólidos = constituyentes orgánicos + inorgánicos • Los sólidos bloqueanlas tuberias, aumentanel consumodeoxígeno, saturan los equipos de filtración • Cuandose descomponen, los sólidosorgánicos 4 consumenoxígeno y liberan NH3/NH +-N 4 • El 70% del NH3/NH +-N enlos vertidos esta asociadoconlos sólidos orgánicos (no excretado comoN líquido)
  • 124. Clasificacióndelos Sólidos • Los materiales sólidos se clasifican en: sedimentos, suspendidos, coloidaleso disueltos • Lamayoría delos sedimentos tienen > 10 µM • Las partículas suspendidas son atrapadasen membranas de1µM • Las partículas disueltas consisten enalgunos iones y moléculasorgánicaseinorgánicas
  • 125. PROCESOS FÍSICO-QUÍMICOS FíSICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS Filtración mecánica Aireación Nitrificación Sedimentación Inyección de oxígeno puro Desnitrificación Centrifugación Control de alcalinidad y dureza del agua. Control del pH Control de temperatura Adsorción de carbono Desinfección UV Ozonización Filtración de malla Osmosis inversa Degasificación
  • 126. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Pienso Alimento no ingerido Desechos /Heces ● Consumo de O 2 ● Desechos N. NH4 + ● Compuestos tóxicos Descomposición bacteriana NH + 4 Proteínas Aceites Carbohidratos 30–40% dieta Sólidos Desinfección
  • 127. Clasificación de sólidos Suspendidos Disueltos Mayores de 10 micras. No sedimentan. Retenidos en malla de 1 micra Iones y moléculas orgánicas Sedimentables Sólidos Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección Sedimentables
  • 128. ¿ CÓMO SE RETIRAN LOS SÓLIDOS? Métodos gravitacionales Sedimentables Son los más sencillos de eliminar T a n k h y d r a u l i c s a n d S e t t l e a b l e S o l i d s R e m o v a l P r o c e s s e s . T . M . L o s o r d o . N S W 2 0 0 8 Sedimentables Suspendidos Disueltos Sólidos Filtra. química Desinfección
  • 129. ● Tanque circular ● Drenaje central Tank hydraulics and Settleable Solids Removal Processes. T. M. Losordo. NSW 2008. Cono decantación Brian Vinci. Fresh Water Institute. Curso SRA 2002 Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Sólidos Desinfección
  • 130. Brian Vinci. Fresh Water Institute. Curso SRA 2002 largo:ancho = 4:1 a 8:1 Entrada Salida Zona de Sedimentación 85 % prof. Sólidos Sedimentables Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección
  • 131. Filtro de cinta o cadena Partículas > de 200 µm Richard Pricket. CIHEAM. Zaragoza 2015 En cualquier caso: Efluente con una concentración de sólidos inferior a 1 mg/l Sedimentables Suspendidos Sólidos Disueltos Filtra. química Desinfección
  • 132. sólidos Sedimentables Clasificación de Suspendidos Gravitacionales Mallas y medios granulares Filtro de Tambor 50-70 % eliminación de partículas de 15- 60 µm. (10–100 µm) Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Sólidos Desinfección T a n k h y d r a u l i c s a n d S e t t l e a b l e S o l i d s R e m o v a l P r o c e s s e s . T . M . L o s o r d o . N S W 2 0 0 8
  • 133. El agua pasa a través de distintos medios granulares: ARENA SÍLICE PLASTICO 20 – 100 µm 10 – 20 µm Diatomeas Gravedad A presión Flujos lentos Flujos rápidos Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Sólidos Desinfección
  • 134. Sólidos Desecho Cuentas de plástico Hélices Entrada Salida Sedimentables Suspendidos Sólidos T a n k h y d r a u l i c s a n d S e t t l e a b l e S o l i d s R e m o v a l P r o c e s s e s . T . M . L o s o r d o . N S W 2 0 0 8 Disueltos Filtra. química Desinfección
  • 135. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Sólidos Desinfección Filtros Cartucho y Bolsas Filtración muy exigentes, con contaminantes. Admiten menor caudal. Muy usados en acuariofilia.
  • 136. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Sólidos Clasificación de sólidos Sedimentables Suspendidos Disueltos Gravitacionales Mallas y medios granulares Skimmers Skimmer, fraccionador de espuma, fraccionador de proteínas, separador de urea... Eliminación de: Proteínas Ácidos orgánicos Iones Bacterias y Virus Otras sust. orgánicas Desinfección
  • 137. Sedimentables Suspendidos Disueltos Filtra. química Sólidos Solar components corporation Innovaqua.com Bypass Filtración parcial Inmersos Filtración total Desinfección
  • 138. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Sólidos Filtración química: Filtración con UNIDADES DE ADSORCIÓN, acumula o la sustancia a eliminar en su superficie. Filtro de carbono ● Material carbonizado muy poroso ● 1.000.000 m2/kg ●Elimina compuestos orgánicos no bio- degradables ● Elimina elementos traza como CLORO ● Elimina químicos Procesosbio.com Todomarino.com Desinfección
  • 139. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Desinfección Sólidos Altas densidades Circuito Cerrado Propagación enfermedades Necesidad bioseguridad alta Desinfección continuada
  • 140. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Desinfección Sólidos Desinfección Ante todo: Altos estándares de bioseguridad Química ● Cloro ● H O 2 2 Física ● Luz U.V. Gran efectividad Modifican la química del agua Producen subcompuestos Tóxico para animales y humanos Permanecen en el agua después del tratameitno. No riesgo de sobredosis No tóxicos No permanecen después del tratamiento Seguridad para los trabajadores ● Cobre ● Ozono
  • 141. Sedimentables Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección Sólidos Ultravioleta U.V. ADN Muerte celular Bacteriana Virus Daño material genético Luz U.V. 254 nm
  • 142. Sedimentables Sólidos Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección Lámpara Tubo cuarzo ● Vida útil de 3500-12000 h. Pérdida 3% mensual ● Dosis Emisión máxima a 38ºC (a 0ºC sólo 10%) ● Distancia mínima efectiva 0,5 cm ¿Dónde colocar el filtro U.V.? Cailleres. CIHEAM RAS Course 2002 Innovaqua.com
  • 143. Sedimentables Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección Sólidos Auto limpiable Innovaqua.com Nivel radiación Dosis recomendada: 0,03 J/cm2 0,09 J/cm2 para virus Biotic and abiotic particles protect marine heterotrophic bacteria during UV and ozone disinfection Ole-Kristian Hess-Erga1
  • 144. Sedimentables Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección Sólidos Ozonización 3 Desinfección por oxidación con ozono, O Segundo oxidante más potente. - Se produce dónde y cuando se necesita. - Bajos costes de mantenimiento. - Decoloración del agua - Desodorización Ventajas Mejora rendimiento UV - Oxidan (Fe), magnesio (Mg)? - Floculación de coloides - Eliminación virus y bacterias. - Oxígeno residual.
  • 145. Sedimentables Suspendidos Disueltos Filtra. química Desinfección Sólidos Desventajas ● Muy costosos. ● Tóxico para peces y humanos Detector de ozono ambiente
  • 146. Sedimentables Suspendidos Filtra. química Disueltos Desinfección Sólidos Generador de ozono por descarga eléctrica. Cámara de reacción Destrucción U.V. a 254 nm Dosis 3 3 100 mg O /l o 10–15g O /Kg comida Potencia generador 400-800 mV Otras opciones: destructor catalítico tras degasific ador.
  • 147. Proceso de la Nitrificacion
  • 148. INICIACIÓN SOBRE SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN EN ACUICULTURA “El tratamiento del agua en un SRA en acuicultura persigue la eliminación de sustancias inertes, la destrucción de gérmenes patógenos y facilitar el intercambio de gas entre la fase líquida y la gaseosa” (Barnabé, 1991) ETAPAS DE UN SRA •Circulación del agua Filtración Física •Remoción de sólidos Filtración Química •Nitrificación Filtración Biológica •Desinfección. •Aireación y oxigenación.
  • 149. Materia fecal (heces) Otros productos de excreción Alimentos sin consumir/digerir ¿Por qué es necesaria la Filtración Biológica? Deshechos nitrogenados TÓXICOS para los peces
  • 150. FILTRACIÓN BIOLÓGICA •OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO Eliminar los compuestos nitrogenados presentes en el agua de cultivo producto del metabolismo de los peces. ¿Por qué? El nitrógeno amoniacal total (TAN) es un compuesto altamente tóxico para los peces.
  • 151. CARACTERIZACIÓN DE LOS RESIDUOS NITROGENADOS AMONIACO NH3: Principal producto final resultante del catabolismo de las proteínas, excretado a través de las branquias de los peces. Se presenta en 2 formas: Ionizada 4 H2O NH + + OH- No Ionizada NH3 + Tóxica ¿Qué es el TAN? NITRÓGENO AMONIACAL TOTAL Es la suma de estas dos formas
  • 152. + H2O 4 NH + + OH- NH3 Tóxica La concentración relativa de cada una de estas formas es función de: pH Tª Tª pH NH3 TÓXICA NH4 + < 5 mg/L NH3 < 0,05 mg/L
  • 153. ¿Cómo podemos eliminar el amoníaco? Mediante la NITRIFICACIÓN Oxidación del nitrógeno desde una forma más reducida (AMONIACO, NH3) hacia una forma más oxidada (NITRATO, NO -) mediada por procesos microbianos. 3 Como producto intermedio se producen los 3 NITRITOS (NO -)
  • 155. Total 4 NH + + 2 O 2 NO3 - + 2 H+ + H2O + Energía Nitrosomonas 4 2 2 NH + + 1,5 O NO - + 2 H+ + 84 kcal/mol amoníaco Nitrobacter NO - + 0,5 O 2 2 3 NO - + 17,8 kcal/mol nitrito ETAPAS EN LA NITRIFICACIÓN Equilibrio Acido/Base: NH3 + H2O NH4 + + OH- Tasa reacción cinética alta Tasa reacción cinética más lenta
  • 156. La toxicidad del nitrito se debe a su efecto en la capacidad de transporte del oxígeno de la hemoglobina de la sangre. Cuando éste penetra en la corriente sanguínea, oxida al hierro en la molécula de la hemoglobina desde el estado ferroso (Fe++) al estado férrico (Fe+3). El producto resultante se denomina metahemoglobina, que tiene un carácterístico color marrón, provocando la “enfermedad de sangre marrón” (Tomasso et al., 1979). 2 NITRITO NO - TÓXICO PARA LOS PECES
  • 157. Niveles controlados por recambios diarios de agua. NITRATO NO3 - EL MENOS TÓXICO ¿Qué ocurre si los sistemas tienen bajo recambio o tienen altas tasas de retención hidráulica? DESNITRIFICACIÓN Proceso de reducción anaeróbica de Nitrato a Nitrógeno molecular gaseoso N2
  • 158. Eliminación de amoniaco y nitritos del agua: FILTRACIÓN BIOLÓGICA Materiales sobre los que las bacterias crecen: FILTROS BIOLÓGICOS O BIOFILTROS Organismos que realizan este proceso: BACTERIAS NITRIFICANTES
  • 159. Bacterias nitrificantes: Nitrosomonas y Nitrobacter Quimioautótrofas obtienen Energía oxidando compuestos inorgánicos Autótrofas obligadas (Consumen CO2) y Aeróbicas obligadas (Necesitan O2 para desarrollarse) Bacterias heterotrófas obtienen energía oxidando compuestos orgánicos Crecen más rápido que las nitrificantes y compiten con éstas por el espacio y oxígeno de los biofiltros cuando las concentraciones de materia orgánica disuelta y particulada son altas. Por ello es importante que el agua que entre en los biofiltros tenga la mínima concentración de sólidos totales.
  • 161. ¿Qué tiene dentro un Biofiltro? MEDIOS USADOS PARA LA FIJACIÓN DE BACTERIAS EN LOS FILTROS BIOLÓGICOS www.susquehannakoi.com
  • 162. CARACTERÍSTICAS DEL BIOFILTRO IDEAL 1.- Tamaño pequeño. 2.- Materiales de construcción inertes. 3.- Bajo costo. 4.- Buena resistencia mecánica. 5.- Bajo consumo de energía. 6.- Requisitos mínimos de mantenimiento. 7.- Monitoreable. 8.- Que no capture sólidos. 9.- Escalable. 10.- Que elimine el 100% del NH3
  • 163. TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS Filtros de percolación Filtros a presión Filtros de lecho fluido
  • 164. Filtro percolador Filtro a presión Filtro de lecho fluído TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS •Filtros abiertos •Trabajan a presión atmosférica (por gravedad) •Aporte de oxígeno: directamente del aire •Rendimiento limitado Fuente: INNOVAQUA
  • 165. •Filtros cerrados.Trabajan a presión •Diseño modular y compacto •Fácil de instalar y operar •Alta eficiencia •Factor limitante: aporte de oxígeno Filtro percolador Filtro a Presión Filtro de lecho fluído TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS IFAPA Centro ElToruño
  • 166. Filtro percolador Filtro a Presión Filtro de lecho fluido TIPOS DE FILTROS BIOLÓGICOS Fuente: INNOVAQUA Lecho de arena o gránulos de plástico muy pequeños de muy alta superficie específica, que se suspenden gracias a la acción de una corriente de agua que fluye hacia arriba. •Utilizado en instalaciones de gran escala •Filtros abiertos. Trabajan a presión atmosférica •Aporte de oxígeno factor limitante •Alta eficiencia, remueven 50-90% NH3 •Tasa de nitrificación 0.2-0.4 Kg TAN/día/m3 • Coste bajo proporcional a su superficie. •Utilizado en instalaciones de gran escala
  • 167. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO DE UN BIOFILTRO pH Alcalinidad Temperatura Oxígeno Amonio Salinidad
  • 168. ENELBIOFILTRO  Bacterias nitrificantescoexisten con organismos ● Bacterias heterótrofas ● Protozoarios ● Microprotozoarios La conversión de nitrógeno se puede llevar a cabo de tres maneras diferentes 1. Conversión fotoautotrófica 2. Conversión autotrófica 3. Conversión heterotrófica
  • 170. ENELBIOFILTRO Debe: 1. Tener un flujo constante y turbulento 2. Contener un medio inerte o sustrato 3. Tener cierta concentración deoxigeno disuelto 4. No debe de penetrar la luz
  • 171. SUSTRA TOINERTE El medio o sustratodebeser no tóxico (inerte) para las bacterias y es usado para que estasse fijen y puedeser: ● Arena ● Grava ● Plástico ● Conchas ● Vidrio ● Hule espuma
  • 172. ¿QUÉCARACTERÍSTICASDEBETENERELMEDIO? ●Gran área (superficie) por unidad de volumen (m2/m3) ●Permita contacto constante entre el agua y el medio ●Permita distribución homogénea del agua ●Evite perdida de presión dinámica ●No se tape y/oobstruya ●Fácil delimpiar
  • 173. ¿Cómo se cuantifica o calcula el área por volumen? ~1m3
  • 174. ¿Cómo se cuantifica o calcula el área por volumen? ~1m3 ~1m3 1.414m
  • 175. ¿Cómo se cuantifica o calcula el área por volumen? ~1m3 ~1m3 1.57m2+ 1.57m2 = 3.1406 m2/m3 0.392 m2 *16= 6.28 m2/m3 1.414m
  • 176. ¿Qué debo considerar para la construcción de un biofiltro? 1. Con que recursos cuento? 2. Diseño del sistema de recirculación 3. Cuantas operaciones unitarias quiero realizarcon esteequipo ● Nitrificación solamente? ● Remoción de sólidos y nitrificación? 4. Filtro biológico abiertoo cerrado? 5. Balancede masa, estimar tasasde flujo, SRA 6. Que tipo de medio tengodisponible? 7. Balancede masa del filtro biológico
  • 177. ¿Qué debo considerar para la construcción de un biofiltro? 8.Rediseño del sistemade recirculación ● Surgencia ● Contrasurgencia ● Horizontal 9. Entradas y salidas de agua ● Diámetro detubería ● Diseño ● Mantenimiento 10. Control del grosor de la biopelícula ● Bajaintensidad ● Altaintensidad 11. Como dispongo del excesode biopelícula ● Diseñodel filtro biológico 12. Complejidad deldiseño 13. Recalibrarcon variablesde operación!!!!!
  • 178. PUESTA EN MARCHA DE UN SRA INSTALACIÓN EXPERIMENTAL 1 2 3 4 IFAPA Centro El Toruño IFAPA Centro El Toruño IFAPA Centro El Toruño
  • 179. MÓDULO COMPACTO DE RECIRCULACIÓN •Tanque de reserva •Bomba de recirculación •Tanques de engorde •Instalación de oxígeno •Control de pH •Sistema de alimentación •Filtros biológicos y mecánicos •Lámpara UV •Bomba frío-calor •Skimmer IFAPA Centro ElToruño
  • 180. •Reparación, calibración y puesta en correcto funcionamiento de los sistemas de recirculación. •Aclimatación de los animales durante el tiempo necesario. •Maduración de los filtros biológicos. •Instalación de comederos y sistema de entrada de agua en los tanques.
  • 181. EVOLUCIÓN DE LA MADURACIÓN DE UN FILTRO BIOLÓGICO
  • 182. EVOLUCIÓN DE LA MADURACIÓN DE UN FILTRO BIOLÓGICO ¿CÓMO SE CEBA UN FILTRO BIOLÓGICO? 1. Mediante el empleo de preparados comerciales que contienen las bacterias nitrificantes. 2. Metiendo algunos animales en el sistema. 3. De forma química, añadiendo 1ppm de NaNO2 y 2 ppm de NH4Cl IFAPA Centro ElToruño
  • 183. Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de agua en el engorde de lenguado. IFAPA Centro ElToruño
  • 184. Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de agua en el engorde de lenguado. IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño
  • 185. Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de agua en el engorde de lenguado. RECOMENDACIONES •Control visual de los animales: Comportamiento y coloración •Control del alimento y deshechos •Operaciones rutinarias de limpieza •Minimizar estrés •Control de los parámetros relacionados con la calidad del agua: Tª, pH, nitritos, nitratos, amonio…
  • 186. Estrategias en el empleo de tecnologías de recirculación de agua en el engorde de lenguado. PRINCIPALES PARÁMETROS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DEL AGUA EN SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN PARÁMETRO FRECUENCIA RANGO DE ACEPTACIÓN Oxígeno disuelto Salinidad pH Temperatura Diariamente Semanalmente Diariamente Diariamente 5-‐7mg/L 30-‐35% 7,8-‐8,2 19-‐20ºC Nitritos Nitratos Amonio Diario durante la maduración del Uiltro biológico < 0,5mg/L 0-‐100mg/L <5 mg/L Renovación Recirculación 16 ciclos/día. Recambio máximo 5% Sólidos sedimentables, Suspendidos y disueltos < 1 mg/L
  • 187. Manejo de Gases en RAS
  • 188. PRINCIPALES PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA TEMPERATURA DIOXIDO DE CARBONO PRESIÓN TOTAL DE GAS AMONIO NITRITO OXÍGENO DISUELTO ESPECIE TAMAÑO OBJETIVO DEL CULTIVO
  • 189. OXÍGENO DISUELTO • Esel más importante de todos los parámetros. • 75% de saturació O2 es el límite menor para la supervivencia dealgunas especies • Bajas [O 2]:Reduce e apetito, crecimiento, resistencia a enfermedades • Elevada mortalidad cuando el oxígeno es <40%
  • 190. El contenido de oxígeno en agua cuando Temperatura Aguas salinas tienen < contenido en O2 que aguas dulces a misma Tª OXÍGENO DISUELTO Por tanto, en agua salada se hace más necesario mantener las necesidades de O2 para los peces cubiertas
  • 191. FACTORES QUE AFECTANAL CONTENIDO DE OXÍGENO •Tamaño del pez: el uso proporcional de oxígeno es menor cuanto mayor sea el pescado. •Temperatura: El uso de oxígeno aumenta con la temperatura. Solubilidad del oxígeno en agua es menor a temperaturas más altas.
  • 192. •Tasa de crecimiento: Consumo de O2 aumenta cuando aumenta la tasa de crecimiento •Alimentación: en la digestión del alimento se consume oxígeno. •Velocidad de natación: El consumo de O2 incrementa cuando aumenta la velocidad de natación •Estrés: Cada tipo de estrés ( baño, muestreos, etc) aumenta el consumo de O2 FACTORES QUE AFECTANAL CONTENIDO DE OXÍGENO
  • 193. •Consumo de O2 de los peces •Contenido de O2 del agua Figure 3. Requerimientos de flujo de agua para postlarvas de Salmón concentración de dióxido de carbono puede exceder los niveles aceptable ¿DE QUÉ DEPENDE LA CANTIDAD DE AGUA USADA EN UN CULTIVODE PECES? Para la acuicultura intensiva es prudente mantener el agua entrante tan próxima como sea posible a la saturación total de OD (100 %), quiere decir a su máxima solubilidad a una temperatura dada (Egna y Boyd 1997). Cuando el caudal de agua se reduce y los niveles de oxígeno del agua se complementan mediante la inyección de oxígeno puro, la
  • 194. 0 50 40 30 20 60 90 80 70 100 mg/L de oxígeno 100 % saturación por el aire Nivel crítico10 SOBRESATURACIÓN GAS UTILIZADO 2 ATM O2 1 ATM O2 3 ATM aire 2 ATM aire Agua corriente AUMENTO ARTIFICIAL DE LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO razonable sobrepasar los 20 mg/L En principio, no hay límite técnico de disolución de oxígeno. En la práctica, la sobresaturación es inestable y no es Curso: Iniciación sobre Sistemas de Recirculación en Acuicultura Marina
  • 195. SISTEMAS DE AIREACIÓN-OXIGENACIÓN SALTOS DEAGUA AIREADORES DE PALETAS CONO BOMBAS VERTICALES ELECTROSOPLANTES Y DIFUSORES BOMBONA/TANQUE DE OXÍGENO www.tanquesdeoxigeno.com www.uabcs.mx www.uabcs.mx www.uabcs.mx www.spanish.alibaba.com www.spanish.alibaba.com
  • 196. SISTEMAS DE AIREACIÓN-OXIGENACIÓN La elección del material de aireación y de oxigenación se hará de acuerdo: -a las instalaciones existentes (superficie de agua, superficie de estanques, tiempo de renovación, altura del agua, bombas, etc.) -al tiempo de utilización por año (amortización) - en función de su eficacia, de la cantidad de oxigeno disuelto por hora y del rendimiento energético. Cuando el agua se encuentra insaturada de OD, el oxigeno atmosférico se trasfiere al agua y a la inversa si el agua se encuentra sobresaturada de OD.
  • 197. OXÍGENO LÍQUIDO + EMERGENCIA + CIRCUITO CERRADO + AUMENTO DE PRODUCCIÓN + TRANSPORTE DE PECES + TRATAMIENTOS La aplicación de oxígeno puro esta justificada: - Temperatura es elevada, el rendimiento de los aireadores tiende a cero ya que la concentración de oxígeno a mantener es próxima a la saturación - Cuando se quiere sobresaturar de oxígeno el agua sin riesgo de embolia gaseosa debida al nitrógeno. www.urreaingenieria.com
  • 199. FUNCIONES ESENCIALES DE UN RAS •Proporcionar un ambiente físico adecuado para los peces •Proteger a los peces de la infección por agentes patógenos •Prever necesidades fisiológicas de los peces (O2, nutrición) •Retirar deshechos metabólicos de los peces (heces, NH3 y CO2) •Retirar residuos del alimento y productos de degradación (compuestos orgánicos sólidos y disueltos) •Mantener la Temperatura y los parámetros de la química del agua dentro de los límites aceptables. ASEGURAR EL ÉXITO DE NUESTRO CULTIVO
  • 200. PROCESOS UNITARIOS COMUNES EN UN RAS Losordo et al, 1998)
  • 201. RUTINAS DE MANTENIMIENTO EN RAS PLAN INTEGRAL DE MANTENIMIENTO TAREA DIARIA, SEMANAL, MENSUAL PECES TANQUES DE CULTIVO EQUIPOS IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño IFAPA Centro ElToruño
  • 202. ¿Qué actividades se pueden incluir en la rutina? •Alimentación •Control de la calidad del agua •Remoción de la mortalidad •Mantenimiento preventivo MANTENER A LA POBLACIÓN SANA Y EN ÓPTIMOCRECIMIENTO PLAN INTEGRAL
  • 206. INICIACIÓN SOBRE SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN EN ACUICULTURA En general, para completar la tarea diaria se requiere menos tiempo que para completar la semanal En el plan deben incluirse tareas de carácter mensual o anual (Cambio bombillas UV, sustitución juntas tóricas, sustitución de arena de los filtros etc) Todos los componentes del sistema deben ser mantenidos de acuerdo a las especificaciones y directrices del fabricante.
  • 207. EL MANTENIMIENTO DE RUTINA DEBE REALIZARSE CON RAPIDEZ PARA ASEGURAR EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMAY PROPORCIONAR LAS CONDICIONES ÓPTIMAS DE CRECIMIENTO PARA LOS PECES. TOMARSE EL TIEMPO NECESARIO PARA DISEÑAR E IMPLEMENTAR UN PLAN DE MANTENIMIENTO DE RUTINA, PUEDE AYUDAR A IDENTIFICARPROBLEMAS AÚN NO RECONOCIDOS EN NUESTRA INSTALACIÓN.
  • 208. Aclimataciónde O.mykiss • Aclimatación: 16 días (diciembre 1988) • Componentes del sistema de recirculación: • 4 tanques de cultivo (hormigón) de 70 m3 • 1 tanque (PRFV) de mezcla de agua dulce y de mar de 8 m3 • 1 estanques de recirculación de 700 m2 • Trucha arcoiris: 18.180 peces de 300 g (1 año de vida) • Carga(Kg/m3): 21 • Renovación (m3/h): 0,7 • Calidaddel agua: • Temperatura ºC): 9-13 • Salinidad (ppt): 0 - 34 • Oxígeno (ppm): 7,0 – 10,8 • Supervivencia (%): 99,2 • Engorde en la bahía deGetares (Algeciras)
  • 211. Curso: SISTEMAS DE RECIRCULACION EN ACUICULTURA Marte 25 de Febrero del 2020 Expositor: